CTA_Módulo 4

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<p>ELETRÔNICA</p><p>Central de Treinamento e Aperfeiçoamento em Eletrônica</p><p>O Ensino Definitivo</p><p>www.ctaeletronica.com.br</p><p>Apostila Eletroeletrônica</p><p>MÓDULO 4</p><p>Parabéns, você chegou a última etapa da preparação do curso de</p><p>ELETROELETRÔNICA ANALÓGICA-DIGITAL, estágio que somente 15% dos</p><p>que começam a estudar na CTA Eletrônica chegam. O seu esforço e dedicação na</p><p>feitura dos exercícios dos blocos permitiram que você chegasse a um nível que</p><p>dentro de 4 a 5 meses te dará opcões excelentes para entrada neste mercado.</p><p>Novamente pedimos que você não recorra a consertos em aparelhos do mercado,</p><p>mas concentre-se na feitura dos blocos, mantendo seu aproveitamento acima de</p><p>90% e faça com que seus dois kit´s obrigatórios deste módulo funcionem</p><p>adequadamente e sejam completamente entendidos.</p><p>Caso tenha necessidade de mais prática, invista nos kit´s opcionais indicados</p><p>pela CTA Eletrônica ou quaisquer kit´s do mercado que tenham a ver com seu</p><p>perfil. Durante o treinamento, seria importante fazer mais alguns kit´s</p><p>opcionais, ou adentrar no mundo de conversores DC-DC, montando alguns kit´s</p><p>básicos ou mais avançados.</p><p>Este módulo possui áreas bem distintas, sendo a primeira parte tratando</p><p>profundamente a área de transistores e suas características. Após entraremos na</p><p>área de operacionais de uma forma muito aprofundada. A de amplificadores e</p><p>som profissional será visto a seguir.</p><p>Serão 5 aulas de técnicas digitais e finalmente os conversores DC-DC.</p><p>Lembre-se que as aulas presenciais ou videoaulas, são apenas “starts” para uma</p><p>boa feitura dos blocos de exercícios e certamente surgirão dúvidas, e sendo aluno</p><p>terá o site www.ctaeletronica.com.br em uma área restrita para tirar dúvidas,</p><p>gabaritar seus blocos e ser inserido no ranking de módulos onde poderá</p><p>acompanhar a evolução do seu aproveitamento.</p><p>Após a prova final e mantendo um ótimo aproveitamento, caso queira terá seu</p><p>nome disponível para centenas de empresas que procuram por técnicos de</p><p>qualidade.</p><p>NO PAIN, NO GAIN, ou seja, sem dor não haverá ganhos!!!</p><p>Não esqueça também que você necessitará de paz para seus estudos e a melhor</p><p>forma de conseguir isso é ser voluntário em prol de alguma causa.</p><p>Um grande abraço</p><p>Mário Pinheiro - coordenador de cursos CTA Eletrônica</p><p>Curso de Eletroeletrônica MÓDULO 4</p><p>GABARITO PARA TODOS OS EXERCÍCIOS DOS BLOCOS E PROVAS</p><p>ELETRÔNICA</p><p>www.ctaeletronica.com.br</p><p>GABARITO</p><p>TODOS OS MÓDULOS</p><p>Este gabarito é para ser utilizados em todos os exercícios de análise de defeitos, quando o</p><p>código for solicitado. Os componentes defeituosos deverão ser encontrados, baseando-se apenas</p><p>no seu final. Se o componente defeituoso for C108, devemos procurar apenas pelo final 8.</p><p>Temos várias tabelas, onde cada uma corresponde a um tipo de componente, com seu</p><p>respectivo defeito; teremos então uma tabela para resistor alterado, outra para capacitor com fuga,</p><p>etc. Em cada tabela temos vários códigos para cada final de componente; por exemplo R123</p><p>alterado: Temos que procurar na tabela de resistor alterado, o código para final 3.</p><p>RESISTORES e POTENCIÔMETROS COM DEFEITO</p><p>FUSISTOR, FUSÍVEL, PTC e NTC</p><p>(R - FR - Ra - etc.)</p><p>R5 alterado</p><p>FR503 aberto</p><p>EXEMPLOS</p><p>Rxx1</p><p>Rxx2</p><p>Rxx3</p><p>Rxx4</p><p>Rxx5</p><p>Rxx6</p><p>Rxx7</p><p>Rxx8</p><p>Rxx9</p><p>Rxx0</p><p>Rxx1</p><p>Rxx2</p><p>Rxx3</p><p>Rxx4</p><p>Rxx5</p><p>Rxx6</p><p>Rxx7</p><p>Rxx8</p><p>Rxx9</p><p>Rxx0</p><p>ABERTO ALTERADO</p><p>Pxx1</p><p>Pxx2</p><p>Pxx3</p><p>Pxx4</p><p>Pxx5</p><p>Pxx6</p><p>Pxx7</p><p>Pxx8</p><p>Pxx9</p><p>Pxx0</p><p>POTENCIÕMETRO</p><p>COM CURSOR ABERTO</p><p>revisado junho-2008</p><p>Cxx1</p><p>Cxx2</p><p>Cxx3</p><p>Cxx4</p><p>Cxx5</p><p>Cxx6</p><p>Cxx7</p><p>Cxx8</p><p>Cxx9</p><p>Cxx0</p><p>Cxx1</p><p>Cxx2</p><p>Cxx3</p><p>Cxx4</p><p>Cxx5</p><p>Cxx6</p><p>Cxx7</p><p>Cxx8</p><p>Cxx9</p><p>Cxx0</p><p>Cxx1</p><p>Cxx2</p><p>Cxx3</p><p>Cxx4</p><p>Cxx5</p><p>Cxx6</p><p>Cxx7</p><p>Cxx8</p><p>Cxx9</p><p>Cxx0</p><p>CURTO ABERTO COM FUGA</p><p>CAPACITORES COM DEFEITO</p><p>FIXO ou VARIÁVEL</p><p>(C - CV - Ca - etc.)</p><p>C5 em curto</p><p>CV318 com fuga</p><p>EXEMPLOS</p><p>xDxx1</p><p>xDxx2</p><p>xDxx3</p><p>xDxx4</p><p>xDxx5</p><p>xDxx6</p><p>xDxx7</p><p>xDxx8</p><p>xDxx9</p><p>xDxx0</p><p>xDxx1</p><p>xDxx2</p><p>xDxx3</p><p>xDxx4</p><p>xDxx5</p><p>xDxx6</p><p>xDxx7</p><p>xDxx8</p><p>xDxx9</p><p>xDxx0</p><p>xDxx1</p><p>xDxx2</p><p>xDxx3</p><p>xDxx4</p><p>xDxx5</p><p>xDxx6</p><p>xDxx7</p><p>xDxx8</p><p>xDxx9</p><p>xDxx0</p><p>xDxx1</p><p>xDxx2</p><p>xDxx3</p><p>xDxx4</p><p>xDxx5</p><p>xDxx6</p><p>xDxx7</p><p>xDxx8</p><p>xDxx9</p><p>xDxx0</p><p>ABERTO COM FUGA CURTOALTERADO</p><p>DIODOS, VDR, SCR, TRIAC e LDR COM DEFEITO COMUM, ZENER, LED, etc.</p><p>(Z - ZD - LD - VR - etc.)</p><p>D15 aberto</p><p>LD218 em curto</p><p>EXEMPLOS</p><p>OBS: Para circuitos sem defeito, defeito não listado ou mais de um defeito possível:</p><p>Vxx1</p><p>Vxx2</p><p>Vxx3</p><p>Vxx4</p><p>Vxx5</p><p>Vxx6</p><p>Vxx7</p><p>Vxx8</p><p>Vxx9</p><p>Vxx0</p><p>BAIXA EMISSÃO</p><p>Vxx1</p><p>Vxx2</p><p>Vxx3</p><p>Vxx4</p><p>Vxx5</p><p>Vxx6</p><p>Vxx7</p><p>Vxx8</p><p>Vxx9</p><p>Vxx0</p><p>SEGMENTOS OU</p><p>GRADES ABERTAS</p><p>VÁLVULAS, DISPLAY, TRC E LCD COM DEFEITO</p><p>Vxx1</p><p>Vxx2</p><p>Vxx3</p><p>Vxx4</p><p>Vxx5</p><p>Vxx6</p><p>Vxx7</p><p>Vxx8</p><p>Vxx9</p><p>Vxx0</p><p>FILAMENTO OU</p><p>LÂMPADA</p><p>“QUEIMADA”</p><p>Vxx1</p><p>Vxx2</p><p>Vxx3</p><p>Vxx4</p><p>Vxx5</p><p>Vxx6</p><p>Vxx7</p><p>Vxx8</p><p>Vxx9</p><p>Vxx0</p><p>FUGA - CURTO</p><p>ALTA EMISSÃO</p><p>Defeito no canhão R do TRC</p><p>Defeito no canhão G do TRC</p><p>Defeito no canhão B do TRC</p><p>Q6 com curto C-E</p><p>T103 junção B-E aberta</p><p>EXEMPLOS</p><p>Qxx1</p><p>Qxx2</p><p>Qxx3</p><p>Qxx4</p><p>Qxx5</p><p>Qxx6</p><p>Qxx7</p><p>Qxx8</p><p>Qxx9</p><p>Qxx0</p><p>Qxx1</p><p>Qxx2</p><p>Qxx3</p><p>Qxx4</p><p>Qxx5</p><p>Qxx6</p><p>Qxx7</p><p>Qxx8</p><p>Qxx9</p><p>Qxx0</p><p>CURTO C-E</p><p>CURTO TOTAL ABERTO COL</p><p>Qxx1</p><p>Qxx2</p><p>Qxx3</p><p>Qxx4</p><p>Qxx5</p><p>Qxx6</p><p>Qxx7</p><p>Qxx8</p><p>Qxx9</p><p>Qxx0</p><p>CURTO B-E</p><p>Qxx1</p><p>Qxx2</p><p>Qxx3</p><p>Qxx4</p><p>Qxx5</p><p>Qxx6</p><p>Qxx7</p><p>Qxx8</p><p>Qxx9</p><p>Qxx0</p><p>ABERTO B-E</p><p>Qxx1</p><p>Qxx2</p><p>Qxx3</p><p>Qxx4</p><p>Qxx5</p><p>Qxx6</p><p>Qxx7</p><p>Qxx8</p><p>Qxx9</p><p>Qxx0</p><p>FUGA B-E</p><p>Dreno = Coletor</p><p>Gate = Base</p><p>Source = Emissor</p><p>PARA</p><p>FET</p><p>TRANSISTORES COM DEFEITO COMUM, UNIJUNÇÃO e FET (Q - T - Tr - etc.)</p><p>Qxx1</p><p>Qxx2</p><p>Qxx3</p><p>Qxx4</p><p>Qxx5</p><p>Qxx6</p><p>Qxx7</p><p>Qxx8</p><p>Qxx9</p><p>Qxx0</p><p>FALTA GANHO</p><p>Qxx1</p><p>Qxx2</p><p>Qxx3</p><p>Qxx4</p><p>Qxx5</p><p>Qxx6</p><p>Qxx7</p><p>Qxx8</p><p>Qxx9</p><p>Qxx0</p><p>FUGA C-E</p><p>Qxx1</p><p>Qxx2</p><p>Qxx3</p><p>Qxx4</p><p>Qxx5</p><p>Qxx6</p><p>Qxx7</p><p>Qxx8</p><p>Qxx9</p><p>Qxx0</p><p>CURTO C-B</p><p>Qxx1</p><p>Qxx2</p><p>Qxx3</p><p>Qxx4</p><p>Qxx5</p><p>Qxx6</p><p>Qxx7</p><p>Qxx8</p><p>Qxx9</p><p>Qxx0</p><p>FUGA C-B</p><p>Sxx1</p><p>Sxx2</p><p>Sxx3</p><p>Sxx4</p><p>Sxx5</p><p>Sxx6</p><p>Sxx7</p><p>Sxx8</p><p>Sxx9</p><p>Sxx0</p><p>Sxx1</p><p>Sxx2</p><p>Sxx3</p><p>Sxx4</p><p>Sxx5</p><p>Sxx6</p><p>Sxx7</p><p>Sxx8</p><p>Sxx9</p><p>Sxx0</p><p>Sxx1</p><p>Sxx2</p><p>Sxx3</p><p>Sxx4</p><p>Sxx5</p><p>Sxx6</p><p>Sxx7</p><p>Sxx8</p><p>Sxx9</p><p>Sxx0</p><p>CONTATO</p><p>COLADO “NA”</p><p>CONTATOS</p><p>QUEBRADOS</p><p>CONTATO</p><p>COLADO “NF”</p><p>OU BOBINA</p><p>ABERTA</p><p>BOBINA EM</p><p>CURTO OU</p><p>CHAVE</p><p>COM FUGA</p><p>CHAVES E RELÉ COM</p><p>DEFEITO (Sw - Ch - RL - etc.)</p><p>RL5 com bobina em curto</p><p>Sw128 quebrada</p><p>EXEMPLOS</p><p>ICX1</p><p>ICX2</p><p>ICX3</p><p>ICX4</p><p>ICX5</p><p>ICX6</p><p>ICX7</p><p>ICX8</p><p>ICX9</p><p>ICX0</p><p>IC1x1</p><p>IC2x1</p><p>IC3x1</p><p>IC4x1</p><p>IC5x1</p><p>IC6x1</p><p>IC7x1</p><p>IC8x1</p><p>IC9x1</p><p>IC1x2</p><p>IC2x2</p><p>IC3x2</p><p>IC4x2</p><p>IC5x2</p><p>IC6x2</p><p>IC7x2</p><p>IC8x2</p><p>IC9x2</p><p>IC1x3</p><p>IC2x3</p><p>IC3x3</p><p>IC4x3</p><p>IC5x3</p><p>IC6x3</p><p>IC7x3</p><p>IC8x3</p><p>IC9x3</p><p>ICxx4</p><p>ICxx7</p><p>ICxx5</p><p>ICxx8</p><p>ICxx6</p><p>ICxx9</p><p>ICxx0</p><p>IC 1 a 99</p><p>COM DEFEITO</p><p>IC 1x1 / 9x1</p><p>COM DEFEITO</p><p>IC 1x2 / 9x2</p><p>COM DEFEITO</p><p>IC 1x3 / 9x3</p><p>COM DEFEITO</p><p>IC xx4/xx5/...</p><p>COM DEFEITO</p><p>IC26 com defeito</p><p>CI801 em curto</p><p>U503 com defeito</p><p>IC104 em curto</p><p>EXEMPLOS</p><p>CIRCUITOS INTEGRADOS COM DEFEITO REGULADORES, OPERACIONAIS, DIGITAL, etc.</p><p>(Q - T - Tr - etc.)</p><p>OBS: Os integrados de 1</p><p>a 99 devem usar a</p><p>pr imeira tabela, de</p><p>acordo com seu final; os</p><p>integrados maiores de</p><p>100, deve verificar além</p><p>do final, o número inicial:</p><p>O integrado 201 deve</p><p>olhar a tabela do final “1”</p><p>e depois o inicio 2 (2x1);</p><p>neste caso seria a</p><p>segunda tabe la na</p><p>segunda l inha com</p><p>Txx1</p><p>Txx2</p><p>Txx3</p><p>Txx4</p><p>Txx5</p><p>Txx6</p><p>Txx7</p><p>Txx8</p><p>Txx9</p><p>Txx0</p><p>Txx1</p><p>Txx2</p><p>Txx3</p><p>Txx4</p><p>Txx5</p><p>Txx6</p><p>Txx7</p><p>Txx8</p><p>Txx9</p><p>Txx0</p><p>BOBINA</p><p>ABERTA</p><p>BOBINA EM</p><p>CURTO</p><p>TRANSFORMADORES</p><p>ALTO-FALANTES(TR- etc.)</p><p>TR5 bobina em curto</p><p>Tr3 bobina aberta</p><p>EXEMPLOS</p><p>revisado junho-2008</p><p>5ELETRÔNICA FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>AULA</p><p>1</p><p>CARACTERÍSTICAS E</p><p>SUBSTITUIÇÃO DE TRANSISTORES</p><p>História e codificação pelo mundo</p><p>Características (number - polarity - package - lead)</p><p>Vcb - Vce - Ic - Tj max - Ptot - FT min - COB max</p><p>Várias circuitos e parâmetros para substituição</p><p>Existem hoje mais de cem mil transistores registrados</p><p>possuindo codificação diferente, e com a grande maioria</p><p>possuindo dezenas de tipos equivalentes. A</p><p>diversificação e venda cada vez maior de equipamentos</p><p>importados, criou a necessidade que o técnico conheça,</p><p>não só o funcionamento de um equipamento, mas</p><p>também as características dos transistores utilizados</p><p>nele, para que na falta do original, saiba substitui-lo por</p><p>outro</p><p>transistor regulador (Q603) será feito por Q601 e a</p><p>polarização deste por R604, R603 e R602 até chegar ao</p><p>potencial de entrada mais negativo.</p><p>Começamos a análise por verificar a polarização do</p><p>amplificador de erro, formado pelo divisor de tensão</p><p>R608, RV601 e R607, levando uma determinada tensão</p><p>até a base de Q602 e também o diodo zener D602, que</p><p>leva uma tensão fixa até o emissor do mesmo transistor.</p><p>Quando dizemos que a tensão de saída está alta,</p><p>normalmente o transistor amplificador de erro deverá</p><p>detectar este aumento de tensão e gerar uma</p><p>realimentação negativa para que o transistor driver e</p><p>regulador sejam menos polarizados, visando manter a</p><p>tensão de saída estável em +115V, o que não está</p><p>ocorrendo.</p><p>A figura 6, mostra em outra forma de visualização, como</p><p>está se comportando a fonte de alimentação. Podemos</p><p>ver que sobre C603, temos a tensão de +150V. Teremos</p><p>sobre C606 a tensão de +125V, onde deveria ter +115V, e</p><p>claro o restante da tensão +25V sobre o transistor Q603,</p><p>significando que ele está polarizado acima do normal.</p><p>Verificando a tensão de emissor de Q602, encontramos</p><p>118,2V, que é exatamente 6,8V abaixo da tensão de</p><p>saída (+125V). Podemos dizer que o aumento da tensão</p><p>de saída foi de +10V, ocorrendo o mesmo aumento no</p><p>emissor, visto que o diodo zener transfere esta variação,</p><p>com 6,8V abaixo dela. Já na base do transistor, também</p><p>haverá o aumento de tensão, mas não na proporção</p><p>direta que ocorreu no emissor; na base, os valores dos</p><p>resistores do divisor de tensão criarão um aumento de</p><p>tensão proporcional aos seus valores. Como R608 é 16</p><p>vezes menor que R607, teremos uma elevação de 7,8V</p><p>no cursor de RV601, que fatalmente elevará a tensão de</p><p>base, mas em uma proporção menor do que ocorreu no</p><p>emissor. Assim, teremos uma maior polarização para o</p><p>transistor Q602, que deverá diminuir sua resistência</p><p>interna entre coletor e emissor, aumentando a tensão do</p><p>coletor, como de fato aconteceu, subindo para cerca de</p><p>110V, como mostra a figura 7.</p><p>Vemos ainda nesta figura, que a elevação da tensão do</p><p>coletor de Q602, deveria cortar os transistores Q601 e</p><p>Q603, mas pelas tensões indicadas na malha, estes</p><p>estão polarizados. Veja que o transistor Q601 tem seu</p><p>emissor ligado à massa, sendo que esta tensão será</p><p>sempre zero volt, desde que façamos a medição com a</p><p>ponta preta do multímetro no massa ou referência. Como</p><p>temos indicada uma tensão de -0,9V do lado esquerdo</p><p>de R604, fica claro afirmar que o transistor Q601 está</p><p>polarizado. Esta afirmação é confirmada pela tensão</p><p>existente na base do transistor Q603 que apresenta 4,1V</p><p>C603</p><p>470 F</p><p>C604</p><p>4,7 F</p><p>C605</p><p>4,7 F C606</p><p>10 F</p><p>R602</p><p>15k</p><p>R605</p><p>39k</p><p>R604</p><p>390</p><p>R606</p><p>150k</p><p>R607</p><p>62k</p><p>R612</p><p>22k</p><p>R603</p><p>4,7k</p><p>R610</p><p>8,2</p><p>R901</p><p>180</p><p>R611</p><p>4,7</p><p>R608</p><p>3,9k</p><p>RV601</p><p>330</p><p>D602</p><p>6,8V</p><p>Q602</p><p>2SA893A</p><p>Q601</p><p>2SA893A</p><p>Q603</p><p>2SD478</p><p>C607</p><p>100pF</p><p>150V</p><p>3,5V</p><p>4,1V</p><p>24,4V-0,6V</p><p>4,4V</p><p>-0,9V</p><p>24,1V</p><p>125V</p><p>-6,6V 18,4V</p><p>Tensões</p><p>medidas em</p><p>relação ao</p><p>Tensões</p><p>medidas em</p><p>relação ao</p><p>negativo</p><p>de C603</p><p>+115V</p><p>118,2V</p><p>117,6V</p><p>110V</p><p>116,2V</p><p>117,9V</p><p>figura 5</p><p>22 ELETRÔNICA</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>e no emissor, 3,5V. Veja</p><p>que estas tensões foram</p><p>medidas com a ponta</p><p>pre ta do mul t ímet ro</p><p>colocada no potencial</p><p>negativo da retificação da</p><p>rede, ou seja, no negativo</p><p>do capacitor C603. Desta</p><p>f o r m a , e m v e z d e</p><p>m e d i r m o s t e n s õ e s</p><p>negativas - quando a</p><p>ponta preta está ligada na</p><p>massa, passamos a medir</p><p>t e n s õ e s s o m e n t e</p><p>positivas. Este troca do</p><p>ponto de referência para a</p><p>ponta preta do multímetro</p><p>ou osciloscópio é opcional ao técnico e de acordo</p><p>com a capacidade de interpretação. Constatado</p><p>que o transistor Q601 e Q603 estão polarizados e</p><p>deveriam estar cortados, vamos ver como isto</p><p>está ocorrendo.</p><p>Observando agora a figura 8, podemos afirmar</p><p>que o transistor Q602 está próximo à saturação,</p><p>pois como vimos anteriormente, sua tensão de</p><p>emissor está correta com 118,2V e sua</p><p>polarização de base, permite a ele grande</p><p>polarização, e consequentemente elevando o</p><p>potencial do coletor. Considerando que temos</p><p>110V de tensão de coletor (medida em relação à</p><p>massa), e uma tensão de -25V no lado de baixo</p><p>de R602 (também medida em relação à massa),</p><p>teremos um total de 135V, tensão esta que está</p><p>sobre o conjunto formado por R605, R603 e</p><p>R602. Considerando que a somatória de R602 e</p><p>R603, resulta em cerca de 20k, podemos dizer</p><p>que R605 de 39k, é duas vezes maior que a</p><p>somatória de R603/602. Assim, dividindo a</p><p>tensão de 135V por 3, teremos uma tensão de</p><p>45V, que deveria ser a queda de tensão sobre</p><p>R602/603. Somando +45V aos -25V da tensão</p><p>medida abaixo de R602, teremos +20V que</p><p>deveria ser a tensão entre R605 e R603, onde</p><p>encontramos -0,9V. Aparentemente, o resistor</p><p>R605 estaria alterado para um valor muito acima</p><p>dos 39k. Mas antes de concluir isso, devemos</p><p>verificar se capacitores ou outros componentes</p><p>alterados, não poderiam fazer cair a tensão no</p><p>ponto. Temos na malha onde estamos medindo a</p><p>tensão de -0,9V, o capacitor C605, que está</p><p>ligado ao potencial positivo e claro, se houvesse</p><p>uma fuga no mesmo, elevaria o potencial no</p><p>ponto med ido.</p><p>Temos também entre</p><p>R603 e R602, outro</p><p>capacitor, o C604, que</p><p>apresenta sua armadura</p><p>positiva, ligada a um</p><p>potencial mais alto (massa</p><p>ou terra) do que a tensão</p><p>entre R603 e R602.</p><p>Ficamos assim, com a</p><p>única possibilidade de</p><p>R605 alterado e com isso</p><p>abaixando o potencial</p><p>entre R605 e R603,</p><p>levando à polarização o</p><p>transistor Q601 e Q603,</p><p>como mostra a figura 9.</p><p>Q602</p><p>D602</p><p>6,8V</p><p>R606</p><p>150kW</p><p>R605</p><p>39kW</p><p>Q601</p><p>R604</p><p>390W</p><p>R602</p><p>15kW</p><p>R603</p><p>4,7kW</p><p>R607</p><p>62kW</p><p>RV601</p><p>330W</p><p>R608</p><p>3,9kW</p><p>C607</p><p>100pF</p><p>C606</p><p>10mF</p><p>C603</p><p>470mF</p><p>R610</p><p>8,2WC604</p><p>4,7mF</p><p>C605</p><p>4,7mF</p><p>125V</p><p>25V</p><p>150V</p><p>R</p><p>6</p><p>1</p><p>1</p><p>4</p><p>,7</p><p>W</p><p>Q</p><p>6</p><p>0</p><p>3</p><p>R</p><p>9</p><p>0</p><p>1</p><p>1</p><p>8</p><p>0</p><p>W</p><p>Q602</p><p>D602</p><p>6,8V</p><p>R606</p><p>150kW</p><p>R605</p><p>39kW</p><p>Q601</p><p>R604</p><p>390W</p><p>R602</p><p>15kW</p><p>R603</p><p>4,7kW</p><p>R607</p><p>62kW</p><p>RV601</p><p>330W</p><p>R608</p><p>3,9kW</p><p>C607</p><p>100pF</p><p>C606</p><p>10mF</p><p>C603</p><p>470mF</p><p>R610</p><p>8,2WC604</p><p>4,7mF</p><p>C605</p><p>4,7mF</p><p>125V</p><p>25V</p><p>150V</p><p>R</p><p>6</p><p>1</p><p>1</p><p>4</p><p>,7</p><p>W</p><p>Q</p><p>6</p><p>0</p><p>3</p><p>R</p><p>9</p><p>0</p><p>1</p><p>1</p><p>8</p><p>0</p><p>W</p><p>-6,6V</p><p>3,5V</p><p>118,2V</p><p>110V</p><p>-0,9V</p><p>4,1V</p><p>Nos exercícios da página seguinte, não faremos desenhos</p><p>resumidos ou mostraremos o desenho simplificado da</p><p>figura 4. Caberá ao aluno, caso sinta necessidade</p><p>redesenhar e esforçar-se para entender cada um dos</p><p>defeitos propostos. Apesar disso, faremos a explanação</p><p>detalhada de todos os exercícios.</p><p>Resposta do defeito da figura 10: Nesta fonte, podemos</p><p>ver que a tensão de saída está baixa com +95V (normal:</p><p>+115V). Como não está dizendo se algo está aquecendo,</p><p>vamos considerar que o defeito é falta de polarização para</p><p>o transistor regulador. Apesar disso, note que uma</p><p>diminuição da tensão de saída, provocará um aumento de</p><p>tensão sobre o transistor regulador (Q603) e também sobre</p><p>R901, levando-o a um razoável aquecimento. Podemos</p><p>inclusive afirmar, que se a tensão sobre ele for de 55V,</p><p>como mostrado no defeito, ele terá uma dissipação de</p><p>potência de 16W, que fatalmente o levará à queima. Esses</p><p>resistores devem ser do tipo fusistores e não resistores de</p><p>fio, pois resistores de fio resistem à potências bem maiores</p><p>ANÁLISE DE DEFEITOS EM FONTES COM CONTROLE PELO NEGATIVO</p><p>Q601</p><p>Q602</p><p>D602</p><p>6,8V</p><p>R605</p><p>39kW</p><p>R4</p><p>390W</p><p>R602</p><p>15kW</p><p>R603</p><p>4,7kW</p><p>C607</p><p>100pF</p><p>118,2V</p><p>110V</p><p>-0,9V</p><p>-6,6V</p><p>-25V</p><p>Q602</p><p>D602</p><p>6,8V</p><p>R605</p><p>39kW</p><p>R4</p><p>390W</p><p>R602</p><p>15kW</p><p>R603</p><p>4,7kW</p><p>C607</p><p>100pF</p><p>118,2V</p><p>110V</p><p>-0,9V</p><p>-6,6V</p><p>R605</p><p>alterado para</p><p>mais de 80k</p><p>figura 6</p><p>figura 7</p><p>figura 8</p><p>figura 9</p><p>23ELETRÔNICA FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>C603</p><p>470 F</p><p>C604</p><p>4,7 F</p><p>C605</p><p>4,7 F C606</p><p>10 F</p><p>R602</p><p>15k</p><p>R605</p><p>39k</p><p>R604</p><p>390</p><p>R606</p><p>150k</p><p>R607</p><p>62k</p><p>R612</p><p>22k</p><p>R603</p><p>4,7k</p><p>R610</p><p>8,2</p><p>R901</p><p>180</p><p>R611</p><p>4,7</p><p>R611</p><p>4,7</p><p>R608</p><p>3,9k</p><p>RV601</p><p>330</p><p>D602</p><p>6,8V</p><p>Q602</p><p>2SA893A</p><p>Q601</p><p>2SA893A</p><p>Q603</p><p>2SD478</p><p>C607</p><p>100pF</p><p>150V</p><p>0,4V</p><p>-55V</p><p>1V</p><p>54,4V-0,6V</p><p>1V</p><p>-1V</p><p>54V</p><p>95V</p><p>41V</p><p>Tensões</p><p>medidas em</p><p>relação ao</p><p>Tensões</p><p>medidas em</p><p>relação ao</p><p>negativo</p><p>de C603</p><p>+115V</p><p>C603</p><p>470 F</p><p>C604</p><p>4,7 F</p><p>C605</p><p>4,7 F C606</p><p>10 F</p><p>R602</p><p>15k</p><p>R605</p><p>39k</p><p>R604</p><p>390</p><p>R607</p><p>62k</p><p>R612</p><p>22k</p><p>R603</p><p>4,7k</p><p>R610</p><p>8,2</p><p>R901</p><p>180</p><p>R611</p><p>4,7</p><p>R611</p><p>4,7</p><p>R608</p><p>3,9k</p><p>RV601</p><p>330</p><p>D602</p><p>6,8V</p><p>Q602</p><p>2SA893A</p><p>Q601</p><p>2SA893A</p><p>Q603</p><p>2SD478</p><p>C607</p><p>100pF</p><p>150V</p><p>4,2V</p><p>4,8V</p><p>19,4V-0,6V</p><p>5,3V</p><p>17V</p><p>130V</p><p>12,8V</p><p>Tensões</p><p>medidas em</p><p>relação ao</p><p>Tensões</p><p>medidas em</p><p>relação ao</p><p>negativo</p><p>de C603</p><p>+115V</p><p>C603</p><p>470 F</p><p>C604</p><p>4,7 F</p><p>C605</p><p>4,7 F C606</p><p>10 F</p><p>R602</p><p>15k</p><p>R605</p><p>39k</p><p>R604</p><p>390</p><p>R606</p><p>150k</p><p>R607</p><p>62k</p><p>R612</p><p>22k</p><p>R603</p><p>4,7k</p><p>R610</p><p>8,2</p><p>R901</p><p>180</p><p>R611</p><p>4,7</p><p>R611</p><p>4,7</p><p>R608</p><p>3,9k</p><p>RV601</p><p>330</p><p>D602</p><p>6,8V</p><p>Q602</p><p>2SA893A</p><p>Q601</p><p>2SA893A</p><p>Q603</p><p>2SD478</p><p>C607</p><p>100pF</p><p>150V</p><p>0,5V</p><p>1,1V</p><p>52,4V-0,6V</p><p>1,6V</p><p>-1,2V</p><p>51,8V</p><p>97V</p><p>Tensões</p><p>medidas em</p><p>relação ao</p><p>Tensões</p><p>medidas em</p><p>relação ao</p><p>negativo</p><p>de C603</p><p>+115V</p><p>88V 89,1V</p><p>88,6V</p><p>88,9V</p><p>16V</p><p>123,2V 124,1V</p><p>123,5V</p><p>123,8V</p><p>23V-3V</p><p>-7,2V</p><p>-14V</p><p>90,2V 91,3V</p><p>89,8V</p><p>90,2V</p><p>91V</p><p>17V</p><p>-41V 12V</p><p>figura 10</p><p>figura 11</p><p>figura 12</p><p>24 ELETRÔNICA</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>que suas nominais. Já os fusistores, quando ultrapassam</p><p>sua potência nominal, acabam abrindo seus contatos.</p><p>Como temos uma tensão de saída de +95V, deverá haver</p><p>no emissor do transistor amplificador de erro uma tensão</p><p>6,8V menor, ou seja, 88,2V, que foi encontrada no emissor.</p><p>Já para a base encontramos a tensão de 88,9V, ou seja,</p><p>maior do que a tensão de emissor, indicando que este</p><p>transistor não está com a junção base e emissor</p><p>polarizada. Apesar disso, vemos em seu coletor uma</p><p>tensão de +16V que está acima da tensão encontrada do</p><p>lado esquerdo do resistor R605. Aparentemente este</p><p>transistor estaria com corrente circulante entre emissor e</p><p>coletor, mas na verdade, esta corrente está vindo pelo</p><p>resistor R606 de 150k. Se calcularmos a queda de tensão</p><p>sobre R606 e R605, veremos que estão proporcionais.</p><p>Assim, vemos que o transistor Q602 está cortado. Com</p><p>este corte, teremos uma queda de tensão na base de</p><p>Q601, que será polarizado o que também polarizará Q603.</p><p>Na verdade, ambos estão polarizados, mas de forma</p><p>reduzida, explicando porque a tensão de saída está baixa.</p><p>Fazendo agora um cálculo entre os resistores R605, R603</p><p>e R602, vemos que do lado direito de R605, há uma tensão</p><p>de 16V e no lado esquerdo de R602, uma tensão de -55V</p><p>(tensão medida à partir do terra). Somando as duas</p><p>tensões, teremos um total de 71V sobre este jogo de</p><p>resistores. Agora, calculando a malha série,</p><p>desconsiderando a ligação de R604 e emissor base de</p><p>Q601, deveríamos ter uma tensão de -31V entre R605 e</p><p>R603, o que iria gerar uma boa polarização para o</p><p>transistor Q601, o que não está acontecendo, pois o que</p><p>temos é uma tensão de somente -1V. Fica claro que</p><p>poderia haver uma alteração no resistor R602 ou ainda no</p><p>resistor R603, mas pela tensão indicada entre eles de -</p><p>13,5V, podemos afirmar que possuem quedas de tensão</p><p>proporcionais. Como estes resistores não estavam</p><p>alterados, algo estava causando um aumento de corrente</p><p>por eles e consequentemente elevando a tensão entre</p><p>R603 e R605. Observamos então que existe um capacitor</p><p>eletrolítico, C605, ligado do potencial positivo até a ligação</p><p>entre R605 e R602, que se apresentasse uma fuga, iria</p><p>elevar a tensão do ponto e com isso, diminuiria a</p><p>polarização de Q601 e por conseguinte, Q603. Logo,</p><p>pudemos concluir que C605 estava com fuga.</p><p>Resposta do defeito da figura 11: Nesta fonte, podemos</p><p>ver que a tensão de saída está alta com +130V (normal:</p><p>+115V). Sendo assim, já podemos afirmar que o transistor</p><p>Q603 está bem polarizado, o que pode ser confirmado pela</p><p>queda de tensão sobre R611 (4,2V). Veja que um aumento</p><p>na tensão de saída de qualquer fonte, deveria fazer com</p><p>que o amplificador de erro, fizesse a correção do processo,</p><p>diminuindo a fonte e mantendo-a estabilizada em +115V.</p><p>Começamos a análise por conferir a tensão de emissor de</p><p>Q602 que está com 6,8V a menos que a tensão de saída,</p><p>ou seja, a tensão esperada para o problema. Com esta</p><p>elevação considerável da tensão de emissor de Q602, o</p><p>colocaria em uma condição de muita polarização; mas</p><p>quando verificamos a tensão de base, encontramo-la com</p><p>123,8V, ou seja, uma tensão de 0,6V acima da tensão de</p><p>emissor. Com isso, o transistor Q602, deveria estar</p><p>completamente cortado, o que está acontecendo, pois</p><p>vemos que a tensão em seu coletor de 23V é gerada</p><p>somente pela malha série dos resistores R606 e R605.</p><p>Mas, com a elevação da tensão de saída, a lógica seria o</p><p>transistor Q602 estar mais polarizado e não cortado, como</p><p>foi constatado pelas tensões de emissor, base e coletor.</p><p>Partindo agora para uma análise mais detalhada da</p><p>polarização feita pelo divisor de tensão formado por R608,</p><p>RV601 e R607, podemos afirmar, que a tensão do cursor</p><p>deveria ser 122V, o que daria plenas condições para a</p><p>polarização do transistor. Considerando que no cursor de</p><p>RV601, temos uma tensão de 123,8V, subtraindo esta da</p><p>tensão de saída que está com 130V, ficamos com um valor</p><p>de tensão de 6,2V. Somando agora o lado de cima de</p><p>RV601 (160 ohms) com o resistor R608 de 3,9k, teremos</p><p>um valor de 4k (arredondando). Somando também o lado</p><p>de baixo de RV601 (160 ohms) com o resistor R607 de</p><p>62k, teremos um valor arredondado de 62k. Assim,</p><p>poderemos afirmar que o resistor R607 mais RV601 (lado</p><p>de baixo) é 15,5 vezes maior que o conjunto formado por</p><p>R608 mais lado de cima de RV 601. Mas dividindo a tensão</p><p>de 123,5V, presente no cursor de RV601, pela queda de</p><p>tensão no conjunto de cima (6,2V), temos uma relação de</p><p>praticamente 20x. Agora multiplicando esta relação de 20x</p><p>pelo valor do conjunto de cima que é de 4k, teremos como</p><p>resultante para a resistência da malha de baixo, o valor de</p><p>80k, que é para quanto alterou o resistor R607.</p><p>Resposta do defeito da figura 12: Nesta fonte, podemos</p><p>ver que a tensão de saída está baixa com +97V (normal:</p><p>+115V). Como não está dizendo se algo está aquecendo,</p><p>vamos considerar que o defeito é falta de polarização para</p><p>o transistor regulador. Apesar disso, note que uma</p><p>diminuição da tensão de saída, provocará um aumento de</p><p>tensão sobre o transistor regulador (Q603) e também</p><p>sobre R901, levando-o a um razoável aquecimento.</p><p>Podemos inclusive afirmar, que se a tensão sobre ele for</p><p>de 53V, como mostrado no defeito, ele terá uma dissipação</p><p>de potência de 16W, que fatalmente o levará à queima.</p><p>Esses resistores devem ser do tipo fusistores e não</p><p>resistores de fio, pois resistores de fio resistem à potências</p><p>bem maiores que sua nominais. Já os fusistores, quando</p><p>ultrapassam sua potência nominal, acabam abrindo seus</p><p>contatos.</p><p>Começamos a análise por conferir a tensão do emissor de</p><p>Q602, que encontra-se com 90,2V (tensão 6,8V mais</p><p>baixa que a tensão de saída em 97V). Já a base do</p><p>transistor encontra-se com uma tensão de 91V, que é 0,8V</p><p>maior que o emissor, onde podemos afirmar que este</p><p>transistor está cortado. Veja que uma diminuição da</p><p>tensão de saída, deve levar o transistor Q602 à uma menor</p><p>polarização, e que neste caso está totalmente cortado; na</p><p>verdade, quando dizemos cortado, é que não existe</p><p>polarização para o emissor e base. Apesar disto, apenas</p><p>confirmaremos seu corte ao conferir a tensão de coletor,</p><p>que está com 17V, o que prova que está realmente</p><p>cortado, pois o nível de tensão do positivo, está vindo</p><p>através do resistor R606. Com o corte de Q602, e com sua</p><p>tensão de coletor chegando ao nível mais baixo (17V),</p><p>toda a malha formada por R605, R603 e R602, deveria</p><p>gerar um potencial bem negativo entre R605 e R603, com</p><p>cerca de -30V (claro que sem a influência do resistor R604</p><p>e emissor e base de Q601). A tensão encontrada foi de -</p><p>1,2V, indicando que há pouca tensão negativa, o que</p><p>polariza menos Q601 o mesmo ocorrendo para Q603.</p><p>Considerando agora que a polarização de Q601 depende</p><p>dos resistores R603 (15k) e R602 (4,7k), vemos que entre</p><p>eles existe uma tensão de -41V. Mas o estranho aqui, é</p><p>que a tensão do lado esquerdo de R602, seria -53V,</p><p>gerando uma queda de tensão de 12V sobre R602 (15k).</p><p>Já o resistor R603 (4,7k), apresenta uma</p><p>queda de tensão</p><p>de quase 40V. Como o capacitor C604, que está entre</p><p>eles, está ligado à um potencial mais positivo (terra), não</p><p>poderia fazer com que a tensão ficasse mais negativa.</p><p>Devido a isso já podemos afirmar que o resistor R603 está</p><p>alterado, despolarizando Q601 e claro Q603.</p><p>25ELETRÔNICA FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>Até agora, estudamos as fontes de tensão positiva, ou</p><p>que possuem regulagens de tensão, ligadas ao potencial</p><p>negativo. Apesar disso, existem também as fontes com</p><p>tensão de saída negativa, além das fontes simétricas,</p><p>que fornecem uma tensão positiva e outra negativa de</p><p>mesmo valor absoluto, como +5Vdc e -5Vdc por</p><p>exemplo.</p><p>Pedimos aos alunos que revisem as três últimas</p><p>aulas de módulo 2, onde temos muitos aspectos de</p><p>funcionamento desde fontes mais simples, até as de</p><p>correntes maiores. Primeiramente vamos analisar aqui,</p><p>uma fonte negativa básica, comparada com uma fonte</p><p>positiva. Na figura 13, temos uma fonte positiva básica, e</p><p>como dissemos já abordada no módulo 2.</p><p>O transistor Q1(NPN) é o transistor regulador, que será</p><p>polarizado por Q2 (NPN), que funciona como um driver</p><p>para Q1; Q3 (NPN) será o amplificador de erro,</p><p>responsável pelo desvio de corrente proveniente do</p><p>resistor R1, com o objetivo de controlar e estabilizar a</p><p>tensão de saída.</p><p>Já na figura 14 temos uma fonte também com 12V, mas</p><p>agora 12V negativos (-12V), gerados à partir de uma</p><p>tensão negativa de -16V. Comparando a figura 14 à</p><p>anterior (figura 13), temos somente tensões negativas,</p><p>sendo que os transistores que eram NPN agora são PNP;</p><p>o transistor Q1 também será o transistor regulador, mas</p><p>agora teremos que usar um transistor PNP, já que a</p><p>corrente terá o sentido da tensão de saída (-12V) para a</p><p>tensão de entrada (-16V), pois esta é menor que a tensão</p><p>de saída.</p><p>O aluno aqui deverá ser capaz de visualizar que o</p><p>potencial de -12V é mais positivo que o potencial de -16V,</p><p>sendo o emissor do transistor Q1, ligado à saída de -12V</p><p>e o coletor deste, ligado ao potencial mais baixo, ou -16V.</p><p>A mesma lógica deverá ser aplicada ao transistor driver</p><p>(Q2) que também será um transistor PNP. O transistor</p><p>Q3, também PNP, será nosso amplificador de erro,</p><p>pegando uma amostra da tensão negativa de saída, e</p><p>comparando-a com a tensão negativa de seu emissor</p><p>que será fixada por DZ01. Com isso, ele manterá uma</p><p>tensão em seu coletor inversamente proporcional a</p><p>tensão de saída, ou seja, caso a tensão de saída</p><p>aumente (tornando-se mais negativa), haverá maior</p><p>polarização para Q3 e seu coletor tornar-se-á menos</p><p>negativo (tensão subirá para nível positivo); ele</p><p>polarizará menos Q2, que por sua vez fará o mesmo com</p><p>Q1, e com isso estabilizará a tensão de saída em -12Vdc.</p><p>Quando a tensão de saída tender a cair (ficar menos</p><p>negativa), Q3 será menos polarizado, ficando sua tensão</p><p>de coletor mais negativa e com isso, havendo maior</p><p>polarização para Q2 e consequentemente Q1, tendendo</p><p>com sua maior polarização a aumentar o potencia</p><p>negativo, estabilizando a fonte.</p><p>Vamos agora, na figura 15, pegar uma outra fonte</p><p>negativa com um transistor de proteção por</p><p>sobrecorrente e dimensionar as tensões para todo o</p><p>circuito. Nele, também temos uma fonte estabilizada de</p><p>-12Vdc, gerada a partir de uma tensão de -16V. Para</p><p>dimensionar este circuito, devemos começar pela saída,</p><p>cujas tensões já estão pré estabelecidas; R7 e R8</p><p>formam um divisor resistivo, cujas tensões sobre eles</p><p>poderiam ser calculadas a partir das proporções de suas</p><p>resistências; mas este circuito (R7/R8) não é somente</p><p>um circuito série, tendo a derivação de corrente por R6,</p><p>onde devemos, além de calcular as tensões por</p><p>proporção, “somar” a queda de tensão provocada pela</p><p>corrente circulante por R6, como é mostrado na figura 16.</p><p>Temos R8 (15k) como a menor resistência, e por isso terá</p><p>o valor de 1x; já R7 de 47k valerá proporcionalmente 3x,</p><p>resultando um valor total de 4x que dividindo a tensão da</p><p>fonte com 12V, resultará em 3V para cada “x”; se o</p><p>circuito fosse série, teríamos uma queda de 3V sobre R8</p><p>e 9V sobre R7, obtendo com isso -3V entre os resistores</p><p>R8 e R7, como mostra a figura 17.</p><p>Levando em consideração agora o resistor R6, temos do</p><p>lado esquerdo, a base de Q3, que deverá ter uma tensão</p><p>de -2,7V, fixada pela tensão de emissor que é de -2,1V</p><p>(tensão estabilizada pelo zener); já do lado direito,</p><p>teremos inicialmente uma tensão de -3V, devido ao</p><p>FONTES COM SAÍDAS NEGATIVAS</p><p>C1</p><p>+16V</p><p>R2R1</p><p>DZ01</p><p>R3</p><p>+12V</p><p>C2</p><p>R5</p><p>R6</p><p>Q1</p><p>Q2</p><p>Q3</p><p>R4</p><p>C1</p><p>-16V</p><p>R2R1</p><p>DZ01</p><p>R3</p><p>-12V</p><p>C2</p><p>R5</p><p>R6</p><p>Q1</p><p>Q2</p><p>Q3</p><p>R4</p><p>-16V -12V</p><p>C2</p><p>Q1</p><p>Q2</p><p>Q3</p><p>Q4</p><p>R4</p><p>0,33W</p><p>figura 13</p><p>figura 14</p><p>figura 15</p><p>26 ELETRÔNICA</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>divisor resistivo R7/R8, gerando uma diferença de</p><p>potencial sobre R6 de 0,3V, que produzirá uma corrente</p><p>circulante por R6 (10k) de aproximadamente 30mA; esta</p><p>corrente também passará por R7 se somando a corrente</p><p>que vem de R8 gerando uma corrente um pouco maior</p><p>que circulará por R7 e consequentemente gerando nele</p><p>uma queda de tensão também pouco maior. Como já</p><p>tínhamos uma queda de 9V sobre R7 (corrente inicial de</p><p>200mA) a corrente total circulante por R7 passará para</p><p>uma corrente total aproximada de 201 mA, já que a</p><p>tensão entre R7 e R8 tenderá a subir e a corrente de R6</p><p>deverá diminuir consideravelmente. O novo valor da</p><p>corrente de R6 será em torno de 8mA, e a corrente</p><p>circulante por R8 também deverá diminuir para</p><p>aproximadamente 193mA, provocando uma queda de</p><p>tensão sobre R7 de aproximadamente 9,15V. Isso fará a</p><p>tensão entre R7 e R8 ficar em torno de -2,9V e R6 terá</p><p>uma queda de tensão menor que 0,1V.</p><p>Na prática não é necessário fazermos tantas contas,</p><p>bastando calcular o divisor resistivo R7/R8 e depois,</p><p>somando a corrente de R6, teremos a queda de tensão</p><p>de R7 um pouco maior. Assim, aumentamos um pouco</p><p>(cerca de 1 ou 2%) a queda de tensão sobre o resistor</p><p>que recebe a corrente extra (R7) e teremos as tensões</p><p>corretas.</p><p>Falta agora, calcular as tensões de polarização de Q1 e</p><p>Q2, e novamente vamos começar pela tensão de saída.</p><p>Temos -12V na saída, e supondo uma corrente total da</p><p>fonte de 1A teremos uma queda de tensão aproximada</p><p>em R4 de 0,3V. Logo, no emissor de Q1 teremos -12,3V,</p><p>fixando em sua base a tensão de -12,9V (0,6V a</p><p>menos), que será a mesma tensão do emissor de Q2.</p><p>Com isso, também saberemos que a tensão da base de</p><p>Q2 que deverá ser de -13,5V, ficando com o</p><p>dimensionamento final, como mostrado na figura 18.</p><p>FONTE SIMÉTRICA</p><p>Depois de estudarmos a fonte negativa, vamos começar</p><p>a ver o funcionamento das fontes simétricas, que nada</p><p>mais são do que fontes com saídas de tensão positiva e</p><p>também tensão negativa, mas com tensões iguais (uma</p><p>positiva e outra negativa, gerando o nome de simétricos</p><p>ou simétricas).</p><p>As fontes simétricas podem ter origem diretamente da</p><p>rede ou então provenientes de transformadores, gerando</p><p>tensões positivas e negativas em relação à uma</p><p>referência (massa). Na figura 19, temos a rede elétrica</p><p>sendo retificada em onda completa, gerando uma tensão</p><p>total de +150V. Como colocamos em série dois</p><p>capacitores eletrolíticos de filtro (C1 e C2) teremos a</p><p>metade da tensão em cada um deles; teoricamente seria</p><p>isso que deveria acontecer, mas na prática, não é bem</p><p>assim. Podemos dizer que durante a carga haveria uma</p><p>igualdade de tensões sobre os capacitores (75V para</p><p>cada), mas, ao estarem carregados, ficará com maior</p><p>tensão o que tiver menor fuga interna e vice-versa. Vejam</p><p>que quando digo “fuga interna”, todos os eletrolíticos em</p><p>bom estado a possuem, e esta pode variar de 100k até</p><p>mais de 300k. Se colocarmos eletrolíticos que possuem</p><p>fugas internas diferentes, nunca conseguiremos as</p><p>tensões sobre os capacitores de forma equilibradas.</p><p>Devido a isto, somos obrigados a colocar resistores que</p><p>ficarão em série e estes em paralelo com os capacitores</p><p>(RA e RB). Estes resistores são</p><p>chamados de</p><p>equalizadores de tensão. Os valores destes resistores,</p><p>deverão sempre ser menores que as fugas. Podemos</p><p>dizer que valores em torno de 47k ou menor (mínimo de</p><p>10k), resolveriam o problema do equilíbrio de tensões</p><p>sobre os capacitores. Vemos também que entre os</p><p>-2,1V</p><p>-2,9V</p><p>-2,8V</p><p>-12V</p><p>Q3</p><p>I</p><p>-12V</p><p>1X</p><p>3V</p><p>3X</p><p>9V</p><p>-12V-12,3V-16V</p><p>-13,5V</p><p>-2,1V</p><p>-2,9V</p><p>-2,8V</p><p>-16V -12V</p><p>C2</p><p>Q1</p><p>Q2</p><p>Q3</p><p>Q4</p><p>R4</p><p>0,33W</p><p>REDE</p><p>ELÉTRICA</p><p>D1</p><p>D3</p><p>D2</p><p>D4</p><p>+75V</p><p>-75V</p><p>C1</p><p>C2</p><p>REDE</p><p>ELÉTRICA</p><p>D1</p><p>D3</p><p>D2</p><p>D4</p><p>C1</p><p>C2</p><p>+75V</p><p>-75V</p><p>RA</p><p>RB</p><p>figura 16 figura 17</p><p>figura 18</p><p>figura 19</p><p>figura 20</p><p>27ELETRÔNICA FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>resistores e capacitores, colocamos o ponto de</p><p>referência ou massa. Apesar desta ser a forma mais</p><p>simples de gerar uma tensão simétrica, não possui</p><p>isolação com a rede elétrica, podendo em alguns casos,</p><p>produzir choques elétricos nos usuários.</p><p>A figura 20, mostra uma forma convencional de</p><p>gerar uma tensão simétrica de +75V e -75V, via</p><p>transformador isolador. Para gerar a tensão de</p><p>+75V e -75V, o transformador deverá receber</p><p>indução de 150V entre seus pontos extremos no</p><p>secundário. Notem também que para melhorar e</p><p>estabilizar a referência de terra ou massa, o</p><p>center tap (ligação central) do transformador é</p><p>ligada ao massa.</p><p>As tensões geradas nos dois exemplos</p><p>passados, apesar de serem simétricas, não são</p><p>estabilizadas e alterarão suas tensões de saída,</p><p>conforme variação da rede elétrica. Podemos</p><p>dizer que até determinado consumo, a rede</p><p>elétrica não sofre alteração em sua tensão</p><p>nominal até a entrada de nosso relógio medidor</p><p>de energia. Normalmente, após o relógio, as</p><p>bitolas dos fios são menores do que realmente</p><p>deveriam ser e desta forma, quando produzimos</p><p>um consumo maior (utilizando equipamentos</p><p>como secadores, forno de microondas e</p><p>chuveiro), há uma queda de tensão no ramal</p><p>onde estão ligados estes equipamentos. Assim,</p><p>faz-se necessário, muitas vezes, utilizarmos de</p><p>tensões estabilizadas que não somente</p><p>manterão as tensões de saída estabilizadas para</p><p>o consumo da carga, bem como imunes às</p><p>variações da rede elétrica.</p><p>Como exemplo, vamos pegar a fonte da figura 21</p><p>que fornece uma saída simétrica de +48V e -48V.</p><p>Nela temos duas fontes distintas: a primeira, que</p><p>pode ser vista na parte de cima do esquema</p><p>elétrico, com componentes de numeração ímpar, será</p><p>nossa fonte positiva de +48V; a segunda, na parte</p><p>inferior, formada pelos componentes pares, será a fonte</p><p>negativa de -48V.</p><p>A primeira parte da fonte, podemos definir como sendo a</p><p>retificação da tensão AC, proveniente da rede elétrica ou</p><p>transformador. Esta retificação é feita pelos diodos D1,</p><p>D2, D3 e D4, sendo posteriormente filtrada</p><p>simetricamente por C1 e C2 gerando a tensão DC de</p><p>entrada em torno de ± 75V.</p><p>Voltando à fonte, teremos o transistor Q1 (NPN) como</p><p>transistor regulador da tensão positiva de +48V, e Q2 o</p><p>transistor (PNP) regulador da tensão negativa de -48V;</p><p>além dos transistores reguladores temos os drivers Q3 e</p><p>Q4, que junto com os transistores reguladores formam</p><p>uma configuração darlington aumentando o ganho total</p><p>(b) do conjunto regulador. O controle e estabilização da</p><p>fonte positiva, será feito por Q3, e da tensão da fonte</p><p>negativa será feito por Q4; ambos, funcionam como</p><p>amplificadores de erro, comparando uma amostra da</p><p>tensão de saída em suas bases com uma tensão fixa de</p><p>referência do emissor.</p><p>ANÁLISE DE DEFEITOS</p><p>A análise de defeitos em fontes negativas ou simétricas</p><p>obedecem os mesmos procedimentos da análise de uma</p><p>fonte regulada positiva, ou seja, depois de identificado o</p><p>tipo de defeito apresentado pela fonte, devemos achar a</p><p>parte específica, ou o componente que está causando o</p><p>dano. Podemos ter o defeito na parte de regulagem, ou</p><p>ainda na parte de controle; para isso devemos analisar a</p><p>polarização em torno do transistor amplificador de erro,</p><p>para saber se sua condução é ou não compatível com a</p><p>Q1</p><p>TIP31B</p><p>Q2</p><p>TIP32B</p><p>Q3</p><p>BC546</p><p>Q5</p><p>BC546</p><p>Q6</p><p>BC556</p><p>Q4</p><p>BC556</p><p>R1</p><p>22kW</p><p>R2</p><p>22kW</p><p>R3</p><p>22kW</p><p>R4</p><p>22kW</p><p>D5</p><p>24V</p><p>D6</p><p>BAX13</p><p>R5</p><p>10kW</p><p>R8</p><p>15kW</p><p>R7</p><p>10kW</p><p>R10</p><p>15kW</p><p>R9</p><p>10kW</p><p>R9</p><p>10kW</p><p>R11</p><p>10W</p><p>R12</p><p>10W</p><p>R13</p><p>2,2kW</p><p>R14</p><p>2,2kW</p><p>C1</p><p>470 Fm</p><p>C2</p><p>470 Fm</p><p>C5</p><p>4,7 Fm</p><p>C6</p><p>4,7 Fm</p><p>C7</p><p>470 Fm</p><p>C8</p><p>470 Fm</p><p>C9</p><p>10kpF</p><p>C11</p><p>100kpF</p><p>C11</p><p>100kpF</p><p>C10</p><p>10kpF</p><p>D1</p><p>D2</p><p>D3</p><p>D4</p><p>+48V</p><p>-48V</p><p>figura 21</p><p>figura 22 Q1</p><p>TIP31B</p><p>Q2</p><p>TIP32B</p><p>Q3</p><p>BC546</p><p>Q5</p><p>BC546</p><p>Q6</p><p>BC556</p><p>Q4</p><p>BC556</p><p>R1</p><p>22kW</p><p>R2</p><p>22kW</p><p>R3</p><p>22kW</p><p>R4</p><p>22kW</p><p>D5</p><p>24V</p><p>D6</p><p>BAX13</p><p>R5</p><p>10kW</p><p>R8</p><p>15kW</p><p>R7</p><p>10kW</p><p>R10</p><p>15kW</p><p>R9</p><p>10kW</p><p>R9</p><p>10kW</p><p>R11</p><p>10W</p><p>R12</p><p>10W</p><p>R13</p><p>2,2kW</p><p>R14</p><p>2,2kW</p><p>C1</p><p>470 Fm</p><p>C2</p><p>470 Fm</p><p>C5</p><p>4,7 Fm</p><p>C6</p><p>4,7Fm</p><p>C7</p><p>470 Fm</p><p>C8</p><p>470 Fm</p><p>C9</p><p>10kpF</p><p>C11</p><p>100kpF</p><p>C11</p><p>100kpF</p><p>C10</p><p>10kpF</p><p>D1</p><p>D2</p><p>D3</p><p>D4</p><p>49V</p><p>49,7V</p><p>50,3V</p><p>65,3V</p><p>58,1V</p><p>24,6V</p><p>25,2V</p><p>-65,3V</p><p>-40V</p><p>-40,3V</p><p>-59,3V</p><p>-41,5V</p><p>-40,9V</p><p>0,6V</p><p>+4V</p><p>28 ELETRÔNICA</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>tensão apresentada na saída da fonte; e após,</p><p>identificado a parte da fonte com defeito, deveremos</p><p>através da análise de proporções entre tensão e</p><p>resistência, e com lógica ensinada desde o módulo 1,</p><p>encontrarmos o componente defeituoso.</p><p>Vamos pegar como exemplo a fonte da figura 22, que</p><p>apresenta um defeito, visando gerar as habilidades</p><p>necessárias para análise nos blocos e posteriormente</p><p>para a prática real.</p><p>Nesta fonte, podemos perceber que a tensão positiva</p><p>está com +49V, indicando que está correta, já a tensão</p><p>de saída negativa encontra-se com -40V, indicando que a</p><p>fonte negativa está baixa e claro, com defeito.</p><p>O próximo passo será reconhecer os componentes que</p><p>fazem parte da fonte negativa, que no caso (figura 22),</p><p>fica na parte de baixo. Para facilitar a análise, vamos</p><p>redesenhar o diagrama da fonte, deixando apenas os</p><p>componentes pertencentes à fonte negativa, e</p><p>rearranjando a disposição dos componentes para</p><p>melhorar a visualização do funcionamento. Este</p><p>recurso de redesenhar será útil, quando tivermos</p><p>dificuldades de entender como a polarização se</p><p>processa. Este redesenho da fonte, pode ser visto na</p><p>figura 22a.</p><p>Como a tensão de saída está mais baixa com -40V</p><p>(deveria ser -49V), podemos concluir inicialmente que</p><p>o transistor Q2 está pouco polarizado, por falha nele</p><p>mesmo (falta de ganho) ou ainda má polarização. O</p><p>próximo passo seria analisarmos a polarização do</p><p>transistor amplificador de erro (Q6) e localizar em que</p><p>parte da fonte estaria o defeito. A lógica, será que, ao</p><p>cair a tensão da fonte, o transistor amplificador de erro</p><p>(Q6), será pouco polarizado ou totalmente cortado,</p><p>visando aumentar a polarização do driver (Q4) e</p><p>regulador (Q2).</p><p>Como temos uma tensão proveniente do zener D5, esta</p><p>deverá passar pelo diodo D6, até chegar na massa,</p><p>teremos 0,6V fixos, no emissor de Q6, o que está</p><p>ocorrendo como podemos constatar pela figura.</p><p>Verificando a tensão de base, encontramos +4V, em vez</p><p>de zero volt, que seria o normal para a polarização de Q6.</p><p>Isto se deve ao potencial de saída da fonte negativa estar</p><p>com -40V (tensão baixa), pois existem dois resistores de</p><p>mesmo valor 15k, que são R8 e R10, que estão ligados à</p><p>base de Q6. Como para o defeito, temos um total</p><p>de 88V (+48 e -40V), deveremos dividir estar</p><p>tensão por 2, que resultará em 44V. Subtraindo</p><p>esta tensão da saída negativa que está com -40V,</p><p>teremos +4V. Com esta tensão de base, Q6 deve</p><p>estar totalmente cortado, sendo que devemos</p><p>passar a análise para o coletor do mesmo.</p><p>A polarização dos transistor Q2 e Q4, deverá ser</p><p>feita pelos resistores R2 e R4, que levará a base</p><p>de Q4 para o potencial mais negativo. Vejam que</p><p>para o defeito, poderia haver uma fuga entre</p><p>emissor e coletor de Q6, elevando o potencial do</p><p>coletor (menor tensão negativa) o que</p><p>despolarizaria Q4 e Q2. O problema ainda</p><p>poderia ser provocado por uma fuga em C10 que</p><p>é totalmente descartado, pela tensão de +4V na</p><p>base de Q6. Ainda cabe aqui, falta de ganho em</p><p>Q4 ou Q2, mas que também pode ser inicialmente</p><p>descartada, pois as tensões entre base e emissor</p><p>destes transistores</p><p>estão normais em 0,6V.</p><p>Finalmente ainda poderia haver uma alteração</p><p>nos resistores de polarização para a base de Q4, e como</p><p>são dois e de valores iguais, basta verificar a tensão</p><p>entre eles, onde encontramos -59,3V. Vejam que algo</p><p>estranho acontece aqui, pois a queda sobre R2 está</p><p>sendo de 6V, enquanto a queda de tensão sobre R4 está</p><p>sendo de 17,8V. Entre eles há um capacitor ligado à</p><p>massa e como no caso o massa é mais positivo que a</p><p>tensão da malha, não poderia haver fuga neste capacitor.</p><p>Sendo assim, o defeito ficou sendo o R4 alterado, como</p><p>mostra a figura 22b.</p><p>D5</p><p>24V</p><p>Q2</p><p>TIP32B</p><p>Q4</p><p>Q6</p><p>TIP32B</p><p>BC556</p><p>R2</p><p>22kW</p><p>R4</p><p>22kW</p><p>D6</p><p>BAX13</p><p>R8</p><p>15kW</p><p>R10</p><p>15kW</p><p>R12</p><p>10W</p><p>R14</p><p>2,2kW</p><p>C2</p><p>470 Fm C6</p><p>4,7 Fm</p><p>C8</p><p>470 Fm</p><p>C10</p><p>10kpF</p><p>D1</p><p>D2</p><p>D3</p><p>D4</p><p>-65,3V</p><p>-40,3V</p><p>-59,3V</p><p>-41,5V</p><p>-40,9V</p><p>0,6V</p><p>+4V</p><p>-40V</p><p>tensão positiva</p><p>+49V</p><p>Q2</p><p>TIP32B</p><p>Q4</p><p>BC556</p><p>Q6</p><p>BC556</p><p>R2</p><p>22kW R4</p><p>22kW</p><p>R8</p><p>15kW</p><p>R10</p><p>15kW</p><p>R12</p><p>10W</p><p>R14</p><p>2,2kW</p><p>C6</p><p>4,7 Fm</p><p>C8</p><p>470 Fm</p><p>C10</p><p>10kpF</p><p>-65,3V</p><p>-40V</p><p>0,6V0,6V</p><p>0,6V</p><p>3,4V</p><p>17,8V</p><p>0,8mA</p><p>6V</p><p>R4</p><p>alterado</p><p>figura 22a</p><p>figura 22b</p><p>29ELETRÔNICA FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>Q1</p><p>TIP31B</p><p>Q2</p><p>TIP32B</p><p>Q3</p><p>BC546</p><p>Q5</p><p>BC546</p><p>Q6</p><p>BC556</p><p>Q4</p><p>BC556</p><p>R1</p><p>22kW</p><p>R2</p><p>22kW</p><p>R3</p><p>22kW</p><p>R4</p><p>22kW</p><p>D5</p><p>24V</p><p>D6</p><p>BAX13</p><p>R5</p><p>10kW</p><p>R8</p><p>15kW</p><p>R16</p><p>1kW</p><p>R7</p><p>10kW</p><p>R10</p><p>15kW</p><p>R9</p><p>10 kW</p><p>R9</p><p>10 kW</p><p>R11</p><p>10W</p><p>R12</p><p>10W</p><p>R13</p><p>2,2kW</p><p>R14</p><p>2,2kW</p><p>C1</p><p>470Fm</p><p>C2</p><p>470 Fm</p><p>C5</p><p>4,7 Fm</p><p>C6</p><p>4,7 Fm</p><p>C7</p><p>470 Fm</p><p>C8</p><p>470 Fm</p><p>C9</p><p>10kpF</p><p>C11</p><p>100kpF</p><p>C11</p><p>100kpF</p><p>C10</p><p>10kpF</p><p>D1</p><p>D2</p><p>D3</p><p>D4</p><p>49V</p><p>49,7V</p><p>50,3V</p><p>65,3V</p><p>58,1V</p><p>24,6V</p><p>25,2V</p><p>-65,3V</p><p>-38V</p><p>-38,3V</p><p>-52,4V</p><p>-39,5V</p><p>-38,9V</p><p>0,6V</p><p>-0,1V</p><p>-37V</p><p>+48V</p><p>-48V</p><p>Q1</p><p>TIP31B</p><p>Q2</p><p>TIP32B</p><p>Q3</p><p>BC546</p><p>Q5</p><p>BC546</p><p>Q6</p><p>BC556</p><p>Q4</p><p>BC556</p><p>R1</p><p>22kW</p><p>R2</p><p>22kW</p><p>R3</p><p>22kW</p><p>R4</p><p>22kW</p><p>D5</p><p>24V</p><p>D6</p><p>BAX13</p><p>R5</p><p>10kW</p><p>R8</p><p>15kW</p><p>R16</p><p>1kW</p><p>R7</p><p>10kW</p><p>R10</p><p>15kW</p><p>R9</p><p>10 kW</p><p>R9</p><p>10 kW</p><p>R11</p><p>10W</p><p>R12</p><p>10W</p><p>R13</p><p>2,2kW</p><p>R14</p><p>2,2kW</p><p>C1</p><p>470 Fm</p><p>C2</p><p>470 Fm</p><p>C5</p><p>4,7 Fm</p><p>C6</p><p>4,7 Fm</p><p>C7</p><p>470 Fm</p><p>C8</p><p>470 Fm</p><p>C9</p><p>10kpF</p><p>C11</p><p>100kpF</p><p>C11</p><p>100kpF</p><p>C10</p><p>10kpF</p><p>D1</p><p>D2</p><p>D3</p><p>D4</p><p>49V</p><p>49,7V</p><p>50,3V</p><p>65,3V</p><p>58,1V</p><p>24,6V</p><p>25,2V</p><p>-53V</p><p>-53,5V</p><p>-60,8V</p><p>-54,7V</p><p>-54,1V</p><p>0,6V</p><p>-0,1V</p><p>-4,7V</p><p>+48V</p><p>-48V</p><p>figura 23: Localize o componente</p><p>defeituoso somente pelas tensões</p><p>indicadas nos círculos. Neste defeito,</p><p>nada aquece e podemos ver que a</p><p>fonte de alimentação negativa está</p><p>baixa.</p><p>Anotações: ____________________</p><p>______________________________</p><p>______________________________</p><p>______________________________</p><p>______________________________</p><p>______________________________</p><p>______________________________</p><p>______________________________</p><p>______________________________</p><p>figura 24: Localize o componente</p><p>defeituoso somente pelas tensões</p><p>indicadas nos círculos. Neste defeito,</p><p>nada aquece e podemos ver que a</p><p>fonte de alimentação negativa está</p><p>alta.</p><p>Anotações: ____________________</p><p>______________________________</p><p>______________________________</p><p>______________________________</p><p>______________________________</p><p>______________________________</p><p>______________________________</p><p>______________________________</p><p>______________________________</p><p>ANÁLISE DE DEFEITOS</p><p>30 ELETRÔNICA</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>RESPOSTAS DA ANÁLISE DE DEFEITOS</p><p>Figura 23: Nesta fonte, temos a tensão de</p><p>+48V, normal com +49V. Digo normal, pois uma</p><p>variação de mais ou menos 2% é aceitável. Mas</p><p>a fonte negativa, apresenta-se baixa, com -38V.</p><p>Como sempre, devemos começar a análise</p><p>pelo amplificador de erro, sempre lembrando</p><p>que a queda na tensão da fonte negativa,</p><p>deveria fazer com que o circuito corrigisse o</p><p>problema. Temos no emissor do transistor Q6</p><p>uma tensão de 0,6V, tensão essa normal,</p><p>sendo ela a tensão de referência de controle da</p><p>fonte negativa, como já foi exposto no circuito</p><p>anterior. Logo em seguida, conferimos a tensão</p><p>de base que encontra-se com -0,1V; com esta</p><p>tensão, temos a polarização maior para Q6 e</p><p>consequentemente ele elevará o potencial de</p><p>seu coletor, diminuindo a polarização para Q4 e</p><p>consequentemente Q2.</p><p>Mas o problema é que a queda da tensão na</p><p>saída de -48V, deveria gerar uma tensão mais</p><p>positiva na base de Q6. Se somarmos a tensão</p><p>de saída da fonte positiva, com +48V com a</p><p>tensão de saída da fonte negativa com -38V,</p><p>teremos um total de 86V que dividido por 2,</p><p>resultará em 43V. Se subtrairmos 43V da fonte</p><p>positiva de +48V, deveríamos ter uma tensão</p><p>de base de Q6 de +5V, o que comprova o que</p><p>dissemos, que este transistor deveria estar</p><p>completamente cortado.</p><p>Para produzir uma tensão mais baixa que</p><p>chegue a polarizar o transistor Q6, poderemos</p><p>ter uma alteração do valor do resistor R10, que</p><p>traz a referência positiva, ou ainda uma fuga no</p><p>capacitor C10. Ambos, iriam produzir uma</p><p>maior polarização da base de Q6 e</p><p>consequentemente diminuir a tensão de saída.</p><p>Na prática, se tivéssemos com o circuito,</p><p>primeiramente iríamos desligar o capacitor C10</p><p>e caso não surtisse diferença na tensão, o</p><p>problema seria com R10 alterado.</p><p>Figura 24: Neste defeito, temos novamente a</p><p>fonte com saída positiva normal, com +49V.</p><p>Mas agora, a tensão de saída da fonte negativa</p><p>está alta, com -53V em vez de -48V.</p><p>Novamente vamos conferir a tensão de</p><p>referência, presente no emissor de Q6, que</p><p>está normal em 0,6V. Fazendo o cálculo da</p><p>somatória entre a tensão positiva +49V e a</p><p>tensão negativa de -53V, teremos um total de</p><p>102V, que divididos por 2, resultará em 56V.</p><p>Subtraindo esta tensão de +49V, resultará em -</p><p>7V, que seria a tensão de base de Q6. Fica claro</p><p>aqui que esta tensão não aparecerá, pois a</p><p>tensão mais baixa da base será de -0,1V,</p><p>devido à junção base e emissor. Apesar disso,</p><p>podemos afirmar que neste caso, este</p><p>transistor estaria bem polarizado, o que</p><p>elevaria seu potencial de coletor (tensão menos</p><p>negativa). Conferindo a tensão de coletor</p><p>encontramos somente -2,1V, indicando que</p><p>este transistor está quase saturado. Como a</p><p>tensão na saída da fonte negativa está mais</p><p>alta (mais negativa), a maior polarização de Q6</p><p>pode ser considerada normal. Mas, fazendo a</p><p>medição na base de Q4, vemos que a tensão</p><p>está bem negativa (-54,7V), o que nos leva a</p><p>concluir que a maior polarização de Q6,</p><p>elevando o potencial de coletor, não foi refletido</p><p>na polarização de base de Q4. Mas, o que mais</p><p>chama a atenção, é a grande queda de tensão</p><p>que houve em R16, com pouco mais de 50V.</p><p>Desta forma, fica claro, que o resistor R16 de 1k</p><p>está muito alterado e com isso permitindo a</p><p>grande polarização para Q4 e Q2, feita por R4 e</p><p>R2.</p><p>Atenção: após a leitura e/ou estudo detalhado desta aula, parta para a feitura dos</p><p>blocos de exercícios M4-05 à M4-08. Não prossiga para a aula seguinte sem ter</p><p>certeza que seu resultado nos blocos é acima de 85%. Lembre-se que o verdadeiro</p><p>aprendizado, com retenção das informações desta aula, somente será alcançado com</p><p>todos os exercícios muito bem feitos. Portanto, tenha paciência pois será no dia-a-dia</p><p>da feitura dos blocos alcançará um excelente nível em eletrônica.</p><p>31ELETRÔNICA FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>AULA</p><p>3</p><p>AMPLIFICADORES DIFERENCIAIS E OPERACIONAIS</p><p>AMPLIFICADORES OPERACIONAIS - 1</p><p>Amplificadores operacionais - Diagramação básica</p><p>Operacional como comparador de tensão</p><p>diagramação detalhada interna do operacional</p><p>O operacional trabalhando com realimentação negativa</p><p>A entrada inversora com realimentação e entrada de sinal</p><p>Amplificação de sinais diferenciais ou balanceados</p><p>Amplificadores operacionais</p><p>O Amplificador operacional é um circuito capaz de</p><p>realizar uma infinidade de trabalhos, sejam eles de</p><p>amplificação, de comparação de tensão,</p><p>integração, diferenciação, compressão, etc.</p><p>O circuito acabou surgindo da necessidade da</p><p>utilização de um circuito básico que pudesse ser</p><p>facilmente empregado em uma série de funções,</p><p>realizadas anteriormente pelos transistores de</p><p>forma discreta. A simbologia do amplificador</p><p>operacional, pode ser vista na figura 1, indicando</p><p>que temos duas entradas e uma saída, sendo as</p><p>entradas marcadas</p><p>com sinais em oposição (+ e -).</p><p>Apesar de possuir um funcionamento relativamente</p><p>simples, vamos analisar em detalhes permitindo ao</p><p>aluno entender definitivamente os conceitos</p><p>envolvidos neste espetacular, mas simples circuito.</p><p>Diagramação básica interna</p><p>A figura 2, mostra-nos uma diagramação</p><p>simplificada do circuito diferencial, presente no</p><p>operacional, que deverá ser memorizada pelo aluno</p><p>para utilização em todas as análises que fará.</p><p>A entrada onde temos o símbolo (+) chama-se</p><p>entrada "não inversora" e dentro do integrado faz o</p><p>que o seu nome diz, ou seja, caso o sinal na entrada</p><p>varie em direção ao potencial positivo, fará a saída</p><p>(em determinadas condições) também variar em</p><p>sentido positivo (não houve inversão do sinal da</p><p>entrada para saída).</p><p>Para entendermos melhor como isso se processa,</p><p>vamos considerar inicialmente que o transistor</p><p>interno Q1 está conduzindo pouco, portanto, sua</p><p>tensão de coletor é alta; isto resultará em uma</p><p>grande polarização para o transistor Q3, que</p><p>conduzindo, fará sua tensão de coletor cair até que</p><p>seja a mesma tensão do emissor. Se aumentarmos</p><p>a tensão na entrada "Não inversora" (+) à</p><p>polarização para base de Q1, aumentará fazendo</p><p>com que este tenha sua resistência interna coletor-</p><p>emissor diminuída e consequentemente causando</p><p>uma queda na tensão de coletor. Com a diminuição</p><p>dessa tensão, haverá uma menor polarização para</p><p>base de Q3 causando uma elevação de tensão no</p><p>coletor que é a saída.</p><p>Assim, afirmamos que o aumento da tensão na</p><p>base de Q1, provocou também o aumento na</p><p>tensão do coletor de Q3, ou seja, não houve</p><p>inversão na variação da tensão aplicada.</p><p>A entrada "Inversora" comporta-se de maneira</p><p>inversa ao exposto, pois vamos considerar</p><p>inicialmente que o transistor Q2 está conduzindo</p><p>pouco, o que provocará uma elevação na tensão de</p><p>seu coletor e uma queda na tensão de seu emissor</p><p>(resistência entre coletor emissor alta). Isto fará com</p><p>que o transistor Q1, fique mais polarizado, pois com</p><p>a queda na tensão do emissor do transistor Q2</p><p>haverá também uma menor tensão na emissor do</p><p>transistor Q1, fazendo-o conduzir mais; em</p><p>consequência disto, haverá uma queda na tensão</p><p>do coletor do transistor Q1. A menor tensão no</p><p>coletor de Q1 fará com que o transistor Q3 passe a</p><p>conduzir menos, aumentando a tensão no coletor</p><p>deste.</p><p>Agora, com a elevação da tensão da entrada</p><p>Vcc</p><p>Vee</p><p>OUT+</p><p>-</p><p>R1</p><p>R2</p><p>R5</p><p>Q1 Q2</p><p>R3 R4</p><p>R7R6</p><p>Q3</p><p>+</p><p>-</p><p>ENTRADA</p><p>NÃO INVERSORA</p><p>ENTRADA</p><p>INVERSORA</p><p>SAÍDA+</p><p>-</p><p>figura 1</p><p>figura 2</p><p>32 ELETRÔNICA</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>"inversora" haverá um aumento de polarização para</p><p>o transistor Q2 e consequentemente uma elevação</p><p>na tensão de seu emissor, que por sua vez fará com</p><p>que Q1 conduza menos, ficando mais alta a tensão</p><p>de seu coletor (Q1). A elevação dessa tensão</p><p>produzirá uma maior condução de Q3, abaixando a</p><p>tensão de coletor deste. Podemos concluir</p><p>portanto, que um aumento de tensão na entrada</p><p>"Inversora" produzirá uma queda na tensão da</p><p>saída do integrado.</p><p>O operacional como comparador de tensão</p><p>Vários exemplos de polarização</p><p>A partir da figura 3, vamos aplicar tensões nos pinos</p><p>de alimentação e também nas entradas de forma</p><p>bem definida, permitindo assim que o aluno</p><p>acompanhe o desenrolar das variações de tensões</p><p>e sua consequência para o pino de saída.</p><p>a) fonte simétrica com +5 e -5V (tensões das</p><p>entradas iguais): nesse circuito podemos ver que</p><p>está sendo aplicado ao integrado uma tensão de + 5</p><p>volts, tendo a complementação da alimentação com</p><p>-5 volts. Assim a saída deste amplificador</p><p>operacional poderá variar de -5 volts até +5 volts,</p><p>dependendo das tensões nas entradas. A tensão</p><p>positiva está sendo aplicada (via resistores) aos</p><p>coletores dos transistores Q1, Q2 e Q3, enquanto</p><p>que a tensão negativa está sendo aplicada aos</p><p>emissores dos mesmos.</p><p>Considerando agora, que a entrada "inversora" está</p><p>aterrada (com zero volt), e que o trimpot está</p><p>polarizado com a tensão de +5 volts em um dos</p><p>extremos de -5 volts no outro extremo, com cursor</p><p>posicionado no meio, também teremos uma tensão</p><p>de 0 volt. Como os emissores dos transistores Q1 e</p><p>Q2 estão sendo levados ao potencial negativo via</p><p>R5, podemos dizer que estes transistores estariam</p><p>conduzindo da mesma forma, fazendo com que a</p><p>tensão de seus coletores caiam, e com isso</p><p>polarizam menos o transistor Q3.</p><p>Na verdade, fica difícil determinar qual dos</p><p>transistores (Q1 ou Q2) conduzirá mais, visto que</p><p>estão recebendo as mesmas tensões de base e</p><p>possuem seus emissores interligados. Assim,</p><p>teremos na saída do operacional uma tensão que,</p><p>somente com os componentes mostrados, não</p><p>pode ser determinada.</p><p>b) fonte simétrica com +5 e -5 volts (tensões da</p><p>entrada "Não inversora" maior do que a</p><p>"Inversora"): na figura 4, já podemos ver que</p><p>houve um ajuste no trimpot presente na entrada</p><p>"Não inversora" do operacional, que provocará uma</p><p>maior polarização para o transistor Q1, pois com a</p><p>elevação da tensão na entrada, seu emissor</p><p>também tende a subir, cortando o transistor Q2. A</p><p>condução de Q1, passa a ser alta, caindo sua</p><p>tensão de coletor, o que acaba levando uma tensão</p><p>mais baixa até a base do transistor Q3, que passa a</p><p>conduzir bem menos ou até cortar, indo a tensão de</p><p>seu coletor para praticamente a alimentação de + 5</p><p>volts.</p><p>Assim, já podemos afirmar que se a tensão na</p><p>entrada "Não inversora" subir pouco acima da</p><p>tensão da entrada "Inversora" haverá na saída uma</p><p>elevação de tensão brusca, que poderá chegar até</p><p>a tensão de alimentação (corte de Q3).</p><p>c) fonte simétrica com +5 e -5 volts (tensão da</p><p>entrada "Não inversora" menor do que a</p><p>"inversora"): na figura 5, podemos ver que agora</p><p>ajustamos o trimpot P1 para que a tensão na</p><p>entrada "Não inversora" fique abaixo da tensão da</p><p>entrada "Inversora", ou seja, negativa em torno de</p><p>-1V. Com isto, podemos dizer que o transistor Q1</p><p>ficará cortado, pois com zero volt de tensão de</p><p>entrada (inversora), haverá maior polarização para</p><p>o transistor Q2 que elevará o potencial de seu</p><p>emissor, gerando com isto um corte para o</p><p>Vcc</p><p>Vee</p><p>OUT+</p><p>-</p><p>R1</p><p>R2</p><p>R5</p><p>Q1 Q2</p><p>R3</p><p>P1</p><p>R4</p><p>R7R6</p><p>Q3</p><p>+5V</p><p>+5V</p><p>-5V</p><p>-5V</p><p>0V ?</p><p>0V</p><p>Vcc</p><p>Vee</p><p>OUT+</p><p>-</p><p>R1</p><p>R2</p><p>R5</p><p>Q1 Q2</p><p>R3</p><p>P1</p><p>R4</p><p>R7R6</p><p>Q3</p><p>+5V</p><p>+5V</p><p>-5V</p><p>-5V</p><p>+2V +5V</p><p>0V</p><p>Vcc</p><p>Vee</p><p>OUT+</p><p>-</p><p>R1</p><p>R2</p><p>R5</p><p>Q1 Q2</p><p>R3</p><p>P1</p><p>R4</p><p>R7R6</p><p>Q3</p><p>+5V</p><p>+5V</p><p>-5V</p><p>-5V</p><p>-1V -5V</p><p>0V</p><p>figura 3</p><p>figura 4</p><p>figura 5</p><p>33ELETRÔNICA FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>transistor Q1. Com corte de Q1, haverá a elevação</p><p>na tensão do seu coletor e consequentemente o</p><p>aumento de polarização para o transistor Q3, que</p><p>saturará, apresentando a saída do operacional</p><p>potencial de -5 volts.</p><p>d) fonte simétrica com +5 e -5 volts (com</p><p>variação de tensão na entrada "Inversora"): na</p><p>figura 6, podemos ver agora que temos a entrada</p><p>"Não inversora" colocada em um potencial fixo, ou</p><p>seja, zero volt, enquanto que a entrada "Inversora"</p><p>acaba ficando na dependência da tensão no cursor</p><p>do trimpot P1. Como temos o trimpot ajustado para</p><p>gerar uma tensão de 0 volt em seu cursor, podemos</p><p>afirmar que a resultante da tensão de saída será a</p><p>mesma já avaliada na figura 3, ou seja,</p><p>indeterminada.</p><p>Na figura 7, vemos que houve uma modificação na</p><p>polarização da entrada "Inversora" tornando-a mais</p><p>positiva com 2 volts. Assim, podemos ver que o</p><p>transistor Q2 irá conduzir mais que o transistor Q1,</p><p>ou seja, o emissor de Q2 subirá ao ponto de cortar o</p><p>transistor Q1, elevando o potencial do coletor de Q1</p><p>e com isto polarizando mais o transistor de saída</p><p>Q3, tornando a saída com potencial igual ou</p><p>próximo a -5 volts.</p><p>Na figura 8, vemos agora o trimpot direcionado a</p><p>apresentar uma tensão menor (-2 volts) do que a</p><p>existente na entrada "Não inversora" (0 volt). Com</p><p>isto, Q1 passa agora a conduzir mais que o</p><p>transistor Q2, ficando a tensão no coletor de Q1</p><p>muito baixa e com isto, levando o corte o transistor</p><p>saída Q3. Temos então uma tensão de +</p><p>5 volts para</p><p>saída.</p><p>Podemos tirar uma série de conclusões de tudo</p><p>isto que ocorreu:</p><p>1) caso as tensões das entradas sejam as mesmas</p><p>e não haja realimentação negativa externa ao</p><p>operacional, a tensão resultante na saída não</p><p>poderá ser determinada, podendo assumir o valor</p><p>de tensão alto ou baixo.</p><p>2) a entrada que tiver maior tensão, obrigará a saída</p><p>a manifestar sua variação, ou seja, caso a entrada</p><p>"Não inversora" esteja maior do que a "Inversora" a</p><p>tensão de saída será alta. Caso a tensão na entrada</p><p>"Inversora" seja maior do que a tensão na entrada</p><p>"Não inversora" a resultante na saída será uma</p><p>tensão baixa.</p><p>3) poderemos trabalhar com variações tanto na</p><p>entrada "não inversora" como "Inversora"</p><p>dependendo da aplicação.</p><p>e) fonte normal +12V (tensão da entrada "Não</p><p>inversora" igual da entrada "Inversora"):</p><p>podemos ligar o amplificador operacional em uma</p><p>fonte convencional, trabalhando somente com</p><p>tensões acima da massa (+5V, +9V ou +12V), como</p><p>mostramos na figura 9.</p><p>Há de se destacar aqui, que as tensões das</p><p>entradas "Inversora" e "Não inversora" deverão</p><p>estar trabalhando entre a tensão mínima e máxima</p><p>de alimentação, que no caso será de 0 a 12 volts.</p><p>Preferivelmente essas tensões geram em torno da</p><p>metade da tensão de alimentação (no caso, em</p><p>torno de 6 volts).</p><p>Vcc</p><p>Vee</p><p>OUT+</p><p>-</p><p>R1</p><p>R2</p><p>R5</p><p>Q1 Q2</p><p>R3</p><p>P1</p><p>R4</p><p>R7R6</p><p>Q3</p><p>+5V</p><p>+5V</p><p>-5V-5V</p><p>0V ?</p><p>0V</p><p>Vcc</p><p>Vee</p><p>OUT+</p><p>-</p><p>R1</p><p>R2</p><p>R5</p><p>Q1 Q2</p><p>R3</p><p>P1</p><p>R4</p><p>R7R6</p><p>Q3</p><p>+5V</p><p>+5V</p><p>-5V-5V</p><p>0V -5V</p><p>+2V</p><p>Vcc</p><p>Vee</p><p>OUT+</p><p>-</p><p>R1</p><p>R2</p><p>R5</p><p>Q1 Q2</p><p>R3</p><p>P1</p><p>R4</p><p>R7R6</p><p>Q3</p><p>+5V</p><p>+5V</p><p>-5V-5V</p><p>0V +5V</p><p>-2V</p><p>Vcc</p><p>Vee</p><p>OUT+</p><p>-</p><p>R1</p><p>R2</p><p>R5</p><p>Q1 Q2</p><p>R3</p><p>R8</p><p>1k</p><p>R9</p><p>1k</p><p>P1</p><p>R4</p><p>R7R6</p><p>Q3</p><p>+12V</p><p>+12V</p><p>+12V</p><p>+6V ?</p><p>+6V</p><p>figura 6</p><p>figura 7</p><p>figura 8</p><p>figura 9</p><p>34 ELETRÔNICA</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>Vemos que a figura 9, apresenta um divisor resistivo</p><p>formado por R8 e R9, sendo estes de valores iguais</p><p>com 1k. Como têm os mesmos valores e estão</p><p>colocados sobre o potencial de 12 volts, acabamos</p><p>tendo uma tensão de + 6 volts no meio deles. O</p><p>mesmo se verifica com o trimpot P1, que está</p><p>colocado na fonte de + 12 volts e seu cursor</p><p>apresenta uma tensão de + 6 volts. Continuaremos</p><p>a ter um grande problema, quando as tensões de</p><p>entrada forem iguais, pois isto fará com que os</p><p>transistores Q1 e Q2 estejam com exatamente a</p><p>mesma polarização, e com isto, gerando uma</p><p>tensão de saída indeterminada.</p><p>f) fonte normal + 12 volts (tensão de entrada</p><p>"Não inversora" maior que a entrada</p><p>"Inversora"): a figura 10, mostra que na elevação</p><p>da tensão de entrada "Não inversora" o transistor</p><p>Q1 irá conduzir mais do que o transistor Q2, fazendo</p><p>com que sua tensão de coletor caia, com isto,</p><p>diminuirá polarização para o transistor Q3,</p><p>elevando sua tensão de coletor que é a mesma da</p><p>saída, indo para 12 volts.</p><p>Observem nesta figura que o transistor Q2 está</p><p>constantemente polarizado com uma tensão média</p><p>de 6 volts, feita pelo divisor de tensão.</p><p>g) fonte normal + 12 volts (tensão na entrada</p><p>"Não inversora" menor que entrada</p><p>"Inversora"): nesse caso apresentado pela figura</p><p>11, o transistor Q2 receberá a maior polarização,</p><p>elevando seu potencial de emissor e elevando</p><p>também o potencial de emissor de Q1 e com isto</p><p>cortando este transistor, fazendo sua tensão de</p><p>coletor subir. Com um aumento da tensão de coletor</p><p>de Q1, haverá uma maior polarização para o</p><p>transistor Q3, abaixando a tensão de coletor que a</p><p>mesma da saída, resultando em uma tensão de</p><p>zero volt.</p><p>h) fonte normal de + 12 volts (com várias</p><p>alterações nas entradas "Inversoras" e "não</p><p>inversoras"): na figura 12, podemos ver que houve</p><p>uma mudança na tensão de referência fixa e</p><p>ajustável. A tensão fixa, dada pelo divisor resistivo</p><p>formado por R 8 e R 9, agora encontra-se conectado</p><p>a entrada "Não inversora" enquanto que a tensão da</p><p>entrada ajustável, encontra-se conectado a entrada</p><p>"Inversora".</p><p>Apesar disto, vemos que as duas estão com</p><p>tensões iguais em 6 volts, o que nos deixam com</p><p>uma saída de tensão indeterminada, como já vimos</p><p>na figura 9.</p><p>Deixamos novamente claro, que a "tensão</p><p>indeterminada" está ligada à falta de uma</p><p>realimentação negativa. Temos adiante como</p><p>trabalhar com tensões iguais nas entradas e mesmo</p><p>assim poder definir exatamente como ficariam as</p><p>tensões de saída.</p><p>Na figura 13, já vemos que o trimpot P1, foi ajustado</p><p>de maneira que a tensão da entrada "inversora"</p><p>fique com potencial mais positivo que na entrada</p><p>"Não inversora". Disto já poderíamos concluir que a</p><p>tensão de saída seria de zero volt, baseando-se na</p><p>regra passada anteriormente, que ganhará a tensão</p><p>mais alta, e como esta é a “inversora”, haverá um</p><p>potencial de baixo nível na saída.</p><p>Mas, para exercitar as polarizações nos</p><p>transistores, podemos dizer que um aumento na</p><p>tensão da base de Q2, fará com que ele conduza</p><p>mais, abaixando a tensão de coletor e elevando a</p><p>tensão de emissor; com isto, haverá uma menor</p><p>Vcc</p><p>Vee</p><p>OUT+</p><p>-</p><p>R1</p><p>R2</p><p>R5</p><p>Q1 Q2</p><p>R3</p><p>R8</p><p>1k</p><p>R9</p><p>1k</p><p>P1</p><p>R4</p><p>R7R6</p><p>Q3</p><p>+12V</p><p>+12V</p><p>+12V</p><p>+8V 12V</p><p>+6V</p><p>Vcc</p><p>Vee</p><p>OUT+</p><p>-</p><p>R1</p><p>R2</p><p>R5</p><p>Q1 Q2</p><p>R3</p><p>R8</p><p>1k</p><p>R9</p><p>1k</p><p>R4</p><p>R7R6</p><p>Q3</p><p>+12V</p><p>+12V</p><p>P1</p><p>+12V</p><p>+6V</p><p>?</p><p>+6V</p><p>Vcc</p><p>Vee</p><p>OUT+</p><p>-</p><p>R1</p><p>R2</p><p>R5</p><p>Q1 Q2</p><p>R3</p><p>R8</p><p>1k</p><p>R9</p><p>1k</p><p>R4</p><p>R7R6</p><p>Q3</p><p>+12V</p><p>+12V</p><p>P1</p><p>+12V</p><p>+8V</p><p>0V</p><p>+6V</p><p>Vcc</p><p>Vee</p><p>OUT+</p><p>-</p><p>R1</p><p>R2</p><p>R5</p><p>Q1 Q2</p><p>R3</p><p>R8</p><p>1k</p><p>R9</p><p>1k</p><p>P1</p><p>R4</p><p>R7R6</p><p>Q3</p><p>+12V</p><p>+12V</p><p>+12V</p><p>+4V 0V</p><p>+6V</p><p>figura 10</p><p>figura 11</p><p>figura 12</p><p>figura 13</p><p>35ELETRÔNICA FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>p o l a r i z a ç ã o p a r a o t r a n s i s t o r Q 1 e</p><p>consequentemente irá aumentar sua tensão de</p><p>coletor. Assim, haverá maior polarização para o</p><p>transistor Q3 e sua tensão de coletor cairá para 0</p><p>volt.</p><p>Na figura 14, temos o trimpot P1 ajustado para uma</p><p>tensão de 4 volts, que é menor do que a tensão</p><p>existente na entrada "não inversora". Já podemos</p><p>concluir que a tensão de saída do operacional, será</p><p>de 12 volts, pois a tensão da entrada "Não</p><p>inversora" está maior do que entrada "inversora".</p><p>Verificando a polarização para o ocorrido, vemos</p><p>que uma maior tensão na base de Q1, fará com que</p><p>este conduza cortando Q2. Assim, teremos uma</p><p>elevação da tensão de emissor e uma queda na</p><p>tensão de coletor de Q1, diminuindo a polarização</p><p>para o transistor Q3, elevando o potencial para</p><p>cerca de 12 volts.</p><p>É fundamental, que o aluno entenda bem os</p><p>processos de polarização internos envolvendo o</p><p>operacional, pois na sequência, a diagramação</p><p>utilizada será a convencional, e a compreensão de</p><p>todos os processos dependerá de uma boa</p><p>assimilação da matéria passada anteriormente.</p><p>Na figura 15, mostramos uma diagramação real de</p><p>um amplificador operacional, e na figura do 16 um</p><p>resumo de seu trabalho interno.</p><p>Como já visualizamos no resumo do amplificador</p><p>operacional, os transistores Q2 e Q3 receberão os</p><p>sinais ou tensões de entrada, sendo Q2</p><p>responsável pela entrada "Não inversora" enquanto</p><p>Q3 pela entrada "Inversora". Nos coletores destes</p><p>transistores encontramos dois pontos de ligação</p><p>externos ao integrado (estes pontos de ligação</p><p>somente alguns amplificadores operacionais</p><p>possuem); e esses pontos, visam colocar um</p><p>capacitor entre eles ou ainda capacitores</p><p>posicionados à massa. Estes capacitores têm como</p><p>função controlar a frequência</p><p>máxima que pode ser amplificada,</p><p>evitando assim o surgimento ou</p><p>amplificação de ruídos indesejáveis.</p><p>Dos coletores dos transistores Q2 e</p><p>Q3, vamos às bases de Q4 e Q5,</p><p>que continuam a trabalhar em fase e</p><p>contra- fase, fazendo aqui um reforço de corrente</p><p>para o sinal (torna o sinal em baixa impedância).</p><p>Finalmente, no coletor de Q5, retiraremos o ponto</p><p>comum entre a entrada</p><p>" i n v e r s o r a " e " n ã o</p><p>inversora”.</p><p>Da base para emissor de</p><p>Q6, haverá novamente um</p><p>re fo rço em co r ren te ,</p><p>passando sinal ou tensão</p><p>pelo resistor R9, que possui</p><p>uma malha de "Compen-</p><p>s a ç ã o d e a v a n ç o "</p><p>p e r m i t i n d o q u e</p><p>externamente ao integrado</p><p>( s o m e n t e a l g u n s</p><p>integrados)</p><p>seja colocado</p><p>um capacitor que ficará em</p><p>paralelo com o resistor R9,</p><p>criando assim um reforço</p><p>para altas frequências.</p><p>Quanto maior o valor do capacitor, maior será a</p><p>ênfase de alta frequência aplicada ao sinal.</p><p>Chegamos então a base de Q8, que de posse do</p><p>sinal, excitará de forma inversa aos transistores de</p><p>saída Q9 e Q10. Caso a tensão tenda a subir na</p><p>base de Q8, haverá também o "aumento" da tensão</p><p>de seu emissor, criando assim, maior polarização</p><p>para o transistor Q10; ao mesmo tempo, haverá</p><p>queda da tensão no coletor de Q8, despolarizando o</p><p>transistor Q9. Assim haverá a queda na tensão de</p><p>saída.</p><p>Diagramação interna real de um operacional</p><p>Vcc</p><p>Vee</p><p>OUT+</p><p>-</p><p>R1</p><p>R2</p><p>R5</p><p>Q1 Q2</p><p>R3</p><p>R8</p><p>1k</p><p>R9</p><p>1k</p><p>R4</p><p>R7R6</p><p>Q3</p><p>+12V</p><p>+12V</p><p>P1</p><p>+12V</p><p>+4V</p><p>+12V</p><p>+6V</p><p>ENTRADA</p><p>NÃO INVERSORA</p><p>Q2/Q3 Q4/Q5</p><p>ENTRADA</p><p>INVERSORA AMPLIFICADOR</p><p>DIFERENCIAL</p><p>AMPLIFICADOR</p><p>DIFERENCIAL</p><p>SEGUIDOR</p><p>DE EMISSOR</p><p>AJUSTE</p><p>DE NÍVEL E</p><p>ESTÁGIO</p><p>DE SAÍDA</p><p>SAÍDA</p><p>+ +</p><p>- -</p><p>Q6</p><p>R9</p><p>R10</p><p>Q8/Q9</p><p>Q10</p><p>figura 15</p><p>figura 14</p><p>figura 16</p><p>36 ELETRÔNICA</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>O transistor Q1, faz uma estabilização na corrente</p><p>dos transistores Q2 e Q3 de acordo com a tensão de</p><p>fonte aplicada, o mesmo correndo para o transistor</p><p>Q7, só que este atuando na saída.</p><p>Notem que se este integrado for utilizado com uma</p><p>fonte de alimentação convencional (não simétrica),</p><p>o ponto de terra deverá receber uma polarização de</p><p>metade da tensão de +B.</p><p>F U N C I O N A M E N TO D E U M C I R C U I TO</p><p>INDICADOR DE TEMPERATURA POR LED´S</p><p>Na figura 17, podemos ver um circuito que</p><p>trabalhando com um NTC, acenderá três LED´s de</p><p>acordo com a temperatura de algum dispositivo ou</p><p>até ambiente.</p><p>A formação da tensão de referência</p><p>O circuito acionador é baseado em comparação de</p><p>tensão e para isso necessitaremos de tensões de</p><p>referência, que serão comparadas com a tensão</p><p>gerada pela malha do NTC.</p><p>À partir da tensão de 13V, teremos um divisor</p><p>resistivo formado por R11, R12, R13 e R14. Como</p><p>todos são de valores iguais, a tensão de 13V deverá</p><p>ser dividida por 4, resultando em 3,25V sobre cada</p><p>resistor. Assim, teremos 3,25V no ponto O; 6,5V no</p><p>ponto N e 9,75V no ponto M.</p><p>Os transistores Q4, Q6 e Q8, devem ter ganho tal,</p><p>que ao ser polarizados pelas malhas, gerem</p><p>correntes sobre R8, R9 e R10, que garantam a</p><p>manutenção das tensões das bases indicadas</p><p>anteriormente.</p><p>Se Q4, Q6 e Q8 forem polarizados pelas tensões</p><p>indicadas nas bases, acenderão os LED´s 1, 2 e 3.</p><p>Os transistores Q3, Q5 e Q7, trabalharão com</p><p>tensões diferenciais, ou seja, quando estes</p><p>estiverem em polarização, seus pares estarão</p><p>cortados.</p><p>Antes de ver o funcionamento do par diferencial,</p><p>vamos verificar como o funcionamento do NTC,</p><p>propiciará o acendimento ou não dos LED´s.</p><p>Vamos calcular inicialmente o divisor de tensão em</p><p>que o NTC faz parte.</p><p>Teremos R1 com 10k na parte de cima e NTC (4,7k)</p><p>e R2 com 2,2k na parte de baixo. Fazendo a divisão</p><p>de 10k (R1) por 7k (NTC+R2), resultará em um valor</p><p>de 1,43 (proporção de R1) e 1 (proporção de NTC e</p><p>R2). Dividindo a tensão de 13V por 2,43 resultará</p><p>em 5,35V, na base de Q1, quando a temperatura</p><p>ambiente for de 25º C.</p><p>Agora vamos analisar a malha que faz o trabalho</p><p>diferencial com o circuito analisado, que é composto</p><p>por R6, R7 e Q2. Vemos que, dividindo o valor de</p><p>220k por 100k, resulta em 2,2 e devemos dividir a</p><p>fonte de 13V por 3,3, resultando em 4V, que será a</p><p>tensão de referência para a base de Q2. Como</p><p>neste transistor temos na base a tensão de 4V e na</p><p>base de Q1, temos a tensão de 5,35V, já podemos</p><p>afirmar que o transistor Q1 estará polarizado e Q2</p><p>cortado. Com isso a tensão de coletor de Q2 será</p><p>alta e haverá a polarização de Q3, Q5 e Q7, sendo</p><p>que estes manterão cortados Q4, Q6 e Q8 e seus</p><p>respectivos LED´s apagados.</p><p>Com o aumento da temperatura ou de determinado</p><p>local monitorado (motores, estufas, etc), haverá a</p><p>diminuição da resistência do NTC e com isso</p><p>começará a cair a tensão de base de Q1 e</p><p>consequentemente do seu emissor.</p><p>Com o aumento da temperatura, a tensão de base</p><p>de Q1 chegará à 4V, e o transistor Q2, começará a</p><p>ser polarizado, começando a reduzir sua tensão de</p><p>coletor. A queda de tensão no coletor de Q2 não é</p><p>instantânea, pois o valor de R6 é alto, permitindo</p><p>uma polarização mais suave para a variação da</p><p>tensão de coletor de Q2.</p><p>Quando a tensão de coletor de Q2, caindo, chegar a</p><p>9,75V, despolarizará o transistor Q3, sendo que a</p><p>diminuição da tensão em seu emissor (abaixo de</p><p>9,1V) polarizará o transistor Q4, que acenderá o</p><p>LED1.</p><p>Continuando o aumento da temperatura, continuará</p><p>a queda de tensão no coletor de Q2 e quando</p><p>chegar a 6,5V, o transistor Q5 será despolarizado,</p><p>polarizando Q6, que acenderá o LED2.</p><p>C1</p><p>47kpF</p><p>C2</p><p>10mF�R2</p><p>2,2kW</p><p>A</p><p>E</p><p>NTC1</p><p>4,7kW</p><p>R1</p><p>10kW</p><p>Q1</p><p>BC548</p><p>Q2</p><p>BC548</p><p>R4</p><p>1kW</p><p>R3</p><p>2,2kW</p><p>R5</p><p>10kW</p><p>R6</p><p>220kW</p><p>R7</p><p>100kW</p><p>Q3</p><p>BC548</p><p>Q4</p><p>BC548</p><p>Led1</p><p>R8</p><p>1kW</p><p>Q5</p><p>BC548 Q6</p><p>Bc548</p><p>Led2</p><p>R9</p><p>1kW</p><p>Q7</p><p>BC548 Q8</p><p>BC548</p><p>Led3</p><p>R10</p><p>1kW</p><p>R11</p><p>2,2kW</p><p>R12</p><p>2,2kW</p><p>R13</p><p>2,2kW</p><p>R14</p><p>2,2kW</p><p>C</p><p>B D F</p><p>G</p><p>H</p><p>I</p><p>J K L</p><p>N</p><p>OM</p><p>13V</p><p>figura 17</p><p>37ELETRÔNICA FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>Finalmente, quando a tensão de coletor de Q2,</p><p>chegar à 3,25V, haverá o corte de Q7, polarizando</p><p>Q8 levando ao acendimento o LED3.</p><p>Este processo mostra de forma muito didática,</p><p>como respondem os transistores colocados em</p><p>uma configuração de par diferencial. Esta</p><p>configuração também é usada na entrada de alguns</p><p>amplificadores de potência.</p><p>O OPERACIONAL COM REALIMENTAÇÃO</p><p>NEGATIVA</p><p>a) fonte convencional</p><p>Se quisermos que o amplificador operacional</p><p>trabalhe amplificando sinais como um amplificador</p><p>classe A, deveremos aplicar a ele uma</p><p>realimentação negativa, ou seja, uma polarização</p><p>de retorno da saída para entrada, que permita</p><p>controlar o ganho deste amplificador.</p><p>A figura 18, mostra-nos como ficaria um circuito bem</p><p>simples, trabalhando como amplificador de sinal. A</p><p>entrada "não inversora" não apresenta nenhuma</p><p>polarização aparente, enquanto a entrada</p><p>"inversora" possui um divisor de tensão formado por</p><p>R1 e R2, sendo um dos extremos ligados a saída do</p><p>operacional, enquanto o outro extremo é ligado à</p><p>massa. Notem que sendo os resistor de valores</p><p>iguais, haverá sempre a metade da tensão</p><p>resultante no meio dos resistores em relação ao que</p><p>aparece na saída do operacional.</p><p>A figura 19, mostra o que aconteceria se</p><p>colocássemos uma tensão na entrada "Não</p><p>inversora" de 1 volt, onde faremos as seguintes</p><p>considerações:</p><p>a) se considerarmos que a saída do operacional</p><p>está com zero volt, teríamos também na entrada</p><p>"Inversora" uma tensão de zero volt. Com a tensão</p><p>de 1 volt aplicada na entrada "Não inversora"</p><p>obrigaria a saída do operacional a mudar para uma</p><p>tensão alta, sendo imediatamente está tensão</p><p>também aplicada via divisor resistivo a entrada</p><p>"Inversora".</p><p>Caso a tensão de saída ficasse com 1 volt, teríamos</p><p>na entrada "Inversora" a tensão de 0,5 volts, que</p><p>ainda seria menor do que a tensão aplicada à</p><p>entrada "Não inversora" o que continuaria fazendo a</p><p>tensão de saída subir. Quando a tensão de saída</p><p>chegasse a 2 volts, através do divisor de tensão (R1</p><p>e R2) teríamos uma tensão de 1 volt no divisor,</p><p>tensão esta que seria aplicada a entrada</p><p>"Inversora". Caso a tensão da saída continuasse</p><p>subindo, haveria agora o efeito inverso, pois a</p><p>tensão superior a 1 volt na entrada "Inversora" seria</p><p>superior da tensão aplicada a entrada "Não</p><p>inversora" forçando a tensão de saída cair.</p><p>Ficou claro, que o ponto de estabilidade, seria</p><p>colocar a mesma tensão nas entradas "não</p><p>inversora" e "inversora", no caso 1 volt, que resultou</p><p>em uma tensão estável de saída de 2 volts.</p><p>Na figura 20, podemos ver que se elevarmos a</p><p>R1</p><p>10kWR2</p><p>10kW</p><p>+</p><p>R1</p><p>10kWR2</p><p>10kW</p><p>++1V</p><p>+1V</p><p>+2V</p><p>R1</p><p>10kWR2</p><p>10kW</p><p>++2V</p><p>+2V</p><p>+4V</p><p>R1</p><p>10kWR2</p><p>10kW</p><p>++3V</p><p>+3V</p><p>+6V</p><p>figura 18</p><p>figura 19</p><p>figura 20</p><p>figura 21</p><p>ELETRÔNICA</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS -</p><p>OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>tensão da entrada "não inversora" para dois volts,</p><p>vemos que também haverá um aumento da tensão</p><p>de saída, possibilitando que pela realimentação,</p><p>haja uma tensão de 2 volts na entrada "Inversora".</p><p>Na figura 21, vemos agora que houve um aumento</p><p>da tensão de entrada "Não inversora" para 3 volts, o</p><p>que ocasionou uma variação da saída para 6 volts,</p><p>permitindo no divisor de tensão ou na entrada</p><p>"Inversora" em uma tensão de 3 volts.</p><p>Parece que ficou claro que o ponto de estabilização</p><p>da tensão de saída será quando as tensões das</p><p>entradas "Inversora" e "Não inversora" forem iguais</p><p>(considerando que existe realimentação negativa).</p><p>Conhecendo a tensão da entrada "Não inversora" e</p><p>colocando a mesma tensão na entrada "Inversora",</p><p>podemos calcular via proporção dos resistores de</p><p>realimentação, qual seria a tensão de saída.</p><p>Considerando as tensões mostradas nas figuras 19,</p><p>20 e 21, poderemos dizer que elas seriam um</p><p>resumo de uma variação senoidal, indo de 1 volt até</p><p>3 volts (2Vpp), como mostra a figura 22a. A</p><p>resultante na saída seria uma amplificação de duas</p><p>vezes a tensão de entrada, ou seja, uma variação</p><p>de 2 volts até 6 volts (4Vpp). Há de se notar que não</p><p>houve inversão de fase do sinal mostrado na</p><p>entrada ou na saída, pois a variação que</p><p>mencionamos foi aplicada na entrada "Não</p><p>inversora".</p><p>b) fonte simétrica</p><p>Na figura 23, mostramos a configuração do circuito</p><p>anterior, ou seja, o ponto de saída do operacional</p><p>sendo realimentado para o divisor e deste divisor</p><p>para entrada "Inversora". A grande diferença, está</p><p>no ponto de trabalho do integrado, que será feito</p><p>através de fonte simétrica, indo de um potencial</p><p>positivo ao potencial negativo.</p><p>Assim, considerando que a tensão da entrada "Não</p><p>inversora" é de 0 volt (figura 24), o mesmo haverá</p><p>na entrada "Inversora". Como não há queda de</p><p>tensão sobre o resistor R 2, também não haverá</p><p>sobre o resistor R 1, mantendo a saída com uma</p><p>tensão estável em 0 volt.</p><p>Temos agora na entrada "Não inversora" uma</p><p>tensão de +1 volt (figura 25), o que determinará que</p><p>haja a mesma tensão na entrada "Inversora", ou</p><p>seja, + 1 volt. Assim, como há uma queda de tensão</p><p>de 1 volt sobre R 2, também haverá uma queda de</p><p>tensão de 1 volt sobre R 1, o que resultará na saída</p><p>de uma tensão de 2 volts.</p><p>Logo em seguida (figura 26), vemos que a tensão da</p><p>entrada "não inversora" apresenta-se agora com</p><p>uma tensão negativa de -1 volt. Para que haja a</p><p>estabilização da tensão de saída, a tensão de</p><p>entrada "inversora" deverá ser a mesma, ou seja,</p><p>-1V. Para que essa tensão possa ter esse valor, a</p><p>saída do integrado deverá cair para -2V.</p><p>Observando agora a variação senoidal que</p><p>38</p><p>1V</p><p>1V</p><p>2V</p><p>2V</p><p>3V</p><p>3V</p><p>4V</p><p>4V</p><p>5V</p><p>5V</p><p>6V</p><p>6V</p><p>SINAL NA ENTRADA “NÃO INVERSORA”</p><p>SINAL NA SAÍDA DO OPERACIONAL</p><p>R1</p><p>10kWR2</p><p>10kW</p><p>+</p><p>+</p><p>+</p><p>-</p><p>-</p><p>R1</p><p>10kWR2</p><p>10kW</p><p>+0V</p><p>0V</p><p>0V</p><p>figura 22a</p><p>figura 22b</p><p>figura 23</p><p>figura 24</p><p>39ELETRÔNICA FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>acabamos de realizar, teremos para entrada "Não</p><p>inversora" uma variação de sinal indo de +1 volt à -1</p><p>volt, enquanto a saída manifesta uma variação de</p><p>+2 volts como podemos ver pelas figura 27a e 27b.</p><p>Assim fica definido que poderemos colocar o</p><p>operacional trabalhando como amplificador classe</p><p>A, tanto para a fonte convencional (+B e massa)</p><p>como fonte simétrica (+B e -B).</p><p>Na figura 28, podemos ver agora que houve uma</p><p>alteração no valor de um dos resistores da malha de</p><p>realimentação negativa, onde R 1, apresenta o</p><p>dobro do valor de R 2. Assim considerando que na</p><p>entrada "Não inversora" temos uma tensão de 1</p><p>volt, a mesma tensão deverá existir na entrada</p><p>"Inversora" ou seja, 1 volt; disto podemos verificar</p><p>que sobre R 2 está havendo uma queda de tensão</p><p>de 1 volt, o que significará dizer que sobre R 1, a</p><p>queda de tensão deverá ser duas vezes maior, ou</p><p>seja 2 volts. Com isto, somando a tensão que há na</p><p>entrada "inversora" (1volt) com a tensão de queda</p><p>sobre R 1, diremos que a tensão de saída do</p><p>operacional será de 3 volts.</p><p>Na figura 29, vemos que a tensão aplicada a entrada</p><p>"Não inversora" é de 2 volts, causando uma</p><p>variação da entrada "Inversora" para os mesmos 2</p><p>volts. Com isto a queda de tensão sobre R 2 sendo</p><p>de 2 volts, produzirá uma queda de 4 volts sobre R 1,</p><p>resultando na saída em uma tensão de 6 volts.</p><p>Finalmente na figura 30, vemos que uma variação</p><p>de tensão para 3 volts na entrada "Não inversora"</p><p>produzirá a mesma tensão na entrada "Inversora"</p><p>resultando para saída em uma tensão de 9 volts.</p><p>Assim, poderemos saber a taxa de amplificação que</p><p>desejamos, apenas alterando os resistores da</p><p>realimentação negativa.</p><p>Na figura 31, vemos que o valor de R 1 foi alterada</p><p>agora para 100k, que é dez vezes maior que o valor</p><p>de R2 (10k). Assim, se aplicamos 0,1 volt na entrada</p><p>+</p><p>-</p><p>R1</p><p>10kWR2</p><p>10kW</p><p>++1V</p><p>+1V</p><p>+2V</p><p>+</p><p>-</p><p>R1</p><p>10kWR2</p><p>10kW</p><p>+-1V</p><p>-1V</p><p>-2V</p><p>+</p><p>-</p><p>R1</p><p>20kWR2</p><p>10kW</p><p>++1V</p><p>+1V</p><p>+3V</p><p>+</p><p>-</p><p>R1</p><p>20kWR2</p><p>10kW</p><p>++2V</p><p>+2V</p><p>+6V</p><p>figura 25</p><p>figura 26</p><p>figura 27a</p><p>figura 27b</p><p>figura 28</p><p>figura 29</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>40 ELETRÔNICAFONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>"Não inversora" resultará em uma tensão também</p><p>de 0,1 volt na entrada "Inversora". Como valor de R1</p><p>é dez vezes maior do que R2, haverá uma queda de</p><p>tensão de 0,1 volt sobre R2 e 1 volt sobre R1,</p><p>resultando na saída em uma tensão de 1,1 volt (dez</p><p>vezes maior em relação a tensão de entrada).</p><p>Na figura 32, temos o mesmo circuito, recebendo</p><p>agora na entrada "não inversora" uma tensão de</p><p>0,5V, que resultará após a realimentação na mesma</p><p>tensão do pino da entrada "Inversora".</p><p>Considerando então que a queda de tensão sobre R</p><p>2 é de 0,5 volt, a queda de tensão sobre R1 será dez</p><p>vezes maior, ou seja, 5 volts, resultando no pino de</p><p>saída em uma tensão de 5,5 volts.</p><p>Na figura 33, temos uma tensão de 1 volt aplicada a</p><p>entrada "Não inversora" o que resultará na mesma</p><p>tensão da entrada "Inversora". Sendo assim,</p><p>teremos como resultante de saída uma tensão de 11</p><p>volts que é igual a tensão sobre R 2 (1 volt) mais a</p><p>tensão sobre R 1 (10V).</p><p>+</p><p>-</p><p>R1</p><p>20kWR2</p><p>10kW</p><p>++3V</p><p>+3V</p><p>+9V</p><p>+</p><p>-</p><p>R1</p><p>100kWR2</p><p>10kW</p><p>++0,1V</p><p>+0,1V</p><p>+1,1V</p><p>+</p><p>-</p><p>R1</p><p>100kWR2</p><p>10kW</p><p>++0,5V</p><p>+0,5V</p><p>+5,5V</p><p>+</p><p>-</p><p>R1</p><p>100kWR2</p><p>10kW</p><p>++1V</p><p>+1V</p><p>+11V</p><p>1) A tensão de saída está com +3V, quando deveria estar</p><p>com +6V.</p><p>Começamos a análise pela verificação da tensão de</p><p>entrada “não inversora” que está com +3V. Analisando</p><p>também a entrada “inversora” que faz a realimentação</p><p>negativa também está com +3V que está normal. Com</p><p>esta tensão na entrada “inversora” criando uma queda</p><p>de 3V sobre R2, deveria gerar a mesma queda sobre R1</p><p>(3V) que somada à tensão da entrada “inversora” geraria</p><p>na saída a tensão de +6V e não +3V.</p><p>Temos uma queda de tensão de 3V sobre R2 e de zero</p><p>volt sobre R1, significando que pode estar havendo um</p><p>curto interno para +3V, o que é improvável, pois a tensão</p><p>de entrada é de alta impedância e dificilmente geraria</p><p>+3V na entrada “inversora”.</p><p>Caso o resistor R2 estivesse aberto, não haveria queda</p><p>sobre R1 e a tensão de entrada “inversora” seria a</p><p>mesma da saída. Logo, R2 está aberto.</p><p>ANÁLISE DE DEFEITOS COM REALIMENTAÇÃO NEGATIVA</p><p>+12V</p><p>R1</p><p>10kWR2</p><p>10kW</p><p>+</p><p>+3V +3V</p><p>+3V</p><p>figura 30</p><p>figura 31</p><p>figura 32</p><p>figura 33</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>41ELETRÔNICA FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>2) Tensão de saída do operacional está com +4V, onde deveria</p><p>ter +2V.</p><p>Começamos a análise, conferindo a tensão de entrada “não</p><p>inversora” que está com +1V. Passamos então para a análise da</p><p>tensão na entrada “inversora” que está com +1V, ou seja correta.</p><p>Como temos a queda de tensão sobre R2 de 1V e seu valor é de</p><p>10k, deverá haver a mesma queda de tensão sobre R1, que</p><p>possui o mesmo valor que R2 (10k). Como do lado esquerdo de</p><p>R1 temos +1V e do lado direito (saída) temos +4V, determinamos</p><p>uma queda de tensão de 3V sobre R1.</p><p>Podemos pensar que está havendo uma fuga interna no</p><p>integrado, levando a tensão para nível mais positivo, mas isso</p><p>geraria uma tensão de +2V entre os resistores R1 e R2.</p><p>Assim, já podemos afirmar que o resistor R1 está alterado para</p><p>um valor de 30k, recebendo 3 vezes mais tensão do que R2.</p><p>3) Tensão de saída do operacional está com +3V, onde deveria</p><p>ter praticamente +8V.</p><p>Começamos a análise, conferindo a tensão de entrada “não</p><p>inversora” que está com +2V. Passamos então para a análise da</p><p>tensão na entrada “inversora” que está com +2V, ou seja,</p><p>correta. Como temos a queda de tensão sobre R2 de 2V e seu</p><p>valor é de 10k, deverá haver uma queda de tensão três vezes</p><p>maior sobre R1, que possui 3 vezes mais valor que R2. Como do</p><p>lado esquerdo de R1 temos +2V e do lado direito (saída) temos</p><p>+3V, determinamos uma queda de tensão de 1V sobre R1.</p><p>Poderíamos dizer que poderia estar havendo uma fuga da saída</p><p>para o potencial terra, mas com isso, teríamos uma tensão</p><p>menor que 1V entre os resistores.</p><p>A queda de tensão sobre R2 está o dobro da queda sobre R1, o</p><p>que indica que o resistor R2 está alterado para um valor em torno</p><p>de 50k (duas vezes maior que o valor de R1).</p><p>4) Tensão de saída alta no operacional está negativa, quando</p><p>deveria estar com +5V: No circuito ao lado, podemos ver que a</p><p>tensão de saída do operacional está negativa com -5V, e</p><p>começaremos a análise verificando a tensão de entrada que</p><p>está com +3V.</p><p>Logo em seguida passamos para a verificação da tensão da</p><p>entrada “inversora” que está com -0,45V.</p><p>Com uma tensão alta na entrada “não inversora” deveria levar a</p><p>saída do operacional para uma tensão alta ou positiva, tentando</p><p>elevar a tensão da entrada “inversora” para estabilizar a malha</p><p>de realimentação negativa.</p><p>Note que, com a tensão de saída com -5V, forma-se um divisor</p><p>de tensão R1 e R2, resultando em uma tensão proporcional</p><p>entre os resistores e na entrada “inversora”.</p><p>Com a tensão de -0,45V nesta entrada, deveria ir para positiva a</p><p>saída e como isso não está acontecendo podemos afirma que</p><p>está havendo um curto da saída para o -B (-5V).</p><p>5) Tensão de saída alta no operacional com +5V: No circuito ao</p><p>lado, podemos ver que a tensão de saída do operacional está</p><p>alta, e começaremos a análise verificando a tensão de entrada</p><p>que está com 0V.</p><p>Logo em seguida passamos para a verificação da tensão da</p><p>entrada “inversora” que está com +2,5V.</p><p>Com uma tensão alta na entrada “inversora” deveria levar a</p><p>saída do operacional para uma tensão baixa, até que chegue a</p><p>zero volt, colocando a mesma tensão na entrada “inversora” e</p><p>com isso estabilizando toda a malha em zero volt.</p><p>Note que, com a tensão de saída com +5V, forma-se um divisor</p><p>de tensão R1 e R2, resultando na metade desta tensão entre os</p><p>resistores, que também está entrando na “inversora”.</p><p>Desta forma, já podemos afirmar que está havendo um curto da</p><p>saída do operacional para o +B de 5V.</p><p>R1</p><p>10kWR2</p><p>10kW</p><p>+</p><p>0V</p><p>+3V</p><p>+2,5V</p><p>-0,45V</p><p>+5V</p><p>-5V</p><p>+12V</p><p>+12V</p><p>R1</p><p>10kWR2</p><p>10kW</p><p>+</p><p>R1</p><p>27kWR2</p><p>10kW</p><p>+</p><p>+1V</p><p>+2V</p><p>+4V</p><p>+3V</p><p>+1V</p><p>+2V</p><p>+5V</p><p>+5V</p><p>-5V</p><p>-5V</p><p>R1</p><p>100kWR2</p><p>10kW</p><p>+</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>42 ELETRÔNICAFONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>Como dissemos anteriormente, o amplificador</p><p>operacional é um circuito muito versátil,</p><p>permitindo também fazer amplificações de sinais</p><p>utilizando a entrada “inversora”.</p><p>A configuração básica do funcionamento do</p><p>circuito pode ser vista na figura 34. O segredo</p><p>para entender o funcionamento desse circuito é</p><p>visualizar uma gangorra, ou seja, o ponto de</p><p>entrada passa a ser a esquerda do resistor R 1 e o</p><p>outro lado da gangorra seria a saída do integrado.</p><p>O que deve ser definido é que a tensão dos pinos</p><p>de entrada, deverão continuar iguais, ou seja, se</p><p>colocarmos a entrada "Não inversora" à massa,</p><p>estaremos aplicando um potencial constante de</p><p>zero volt. Isso significará que para qualquer sinal</p><p>ou tensão na entrada (lado esquerdo de R 1) e a</p><p>tensão da entrada "Inversora" deverá sempre ser</p><p>zero volt.</p><p>Se avaliarmos a figura 34, vemos que temos uma</p><p>tensão de entrada de zero volt (antes do resistor</p><p>R1). Fica definida previamente a tensão da</p><p>entrada "Inversora" que deverá ser de 0 volt</p><p>(mesma tensão da entrada "Não inversora").</p><p>Como não há queda de tensão sobre o resistor R</p><p>1, também não haverá queda sobre o resistor R2,</p><p>ficando na saída uma tensão também de zero</p><p>volt.</p><p>Agora, aplicando uma tensão de +1 volt (figura</p><p>35) do lado esquerdo de R 1, considerando que a</p><p>tensão da entrada "Inversora" não poderá sair de</p><p>zero volt, deverá haver uma queda de tensão de 2</p><p>volts sobre o resistor R 2, gerando para saída</p><p>uma tensão de -2 volts. Fica claro que,</p><p>teoricamente houve um aumento mínimo da</p><p>tensão da entrada "Inversora", mas como essa</p><p>variação é praticamente desprezível, não a</p><p>consideramos. Na figura 36, temos uma elevação</p><p>do potencial do lado esquerdo do resistor R 1 (2</p><p>volts), forçando ainda mais a tensão da entrada</p><p>"Inversora" a subir. Como houve uma queda de</p><p>tensão de 2 volts sobre R 1, a entrada "Inversora"</p><p>praticamente não sai de zero. Fica claro que</p><p>deverá haver uma queda de tensão de 4 volts</p><p>sobre o resistor R 2, levando a tensão de saída</p><p>para -4 volts.</p><p>Aplicando agora um potencial negativo (figura 37)</p><p>do lado esquerdo do resistor R1, podemos dizer</p><p>que haverá uma queda de 1 volt sobre esse</p><p>resistor. Para manter-se a entrada "Inversora"</p><p>com zero volt (entrada "Não inversora" com este</p><p>potencial), deverá haver uma queda de tensão de</p><p>2 volts sobre R 2, manifestando para saída uma</p><p>tensão de +2 volts.</p><p>Utilizando a entrada inversora como entrada de sinal</p><p>0V</p><p>0V</p><p>0V</p><p>R2</p><p>20kW</p><p>R1</p><p>10kW</p><p>+</p><p>+</p><p>-</p><p>+2V</p><p>0V</p><p>-4V</p><p>R2</p><p>20kW</p><p>R1</p><p>10kW</p><p>+</p><p>+</p><p>-</p><p>+1V</p><p>0V</p><p>-2V</p><p>R2</p><p>20kW</p><p>R1</p><p>10kW</p><p>+</p><p>+</p><p>-</p><p>-1V</p><p>0V</p><p>+2V</p><p>R2</p><p>20kW</p><p>R1</p><p>10kW</p><p>+</p><p>+</p><p>-</p><p>figura 34</p><p>figura 35</p><p>figura 36</p><p>figura 37</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>43ELETRÔNICA FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>Finalmente na figura 38, temos uma tensão de -2</p><p>volts aplicados ao lado esquerdo de R 1, gerando</p><p>uma queda de tensão de 2 volts sobre esse</p><p>resistor (tensão na entrada "Inversora"</p><p>continuando com zero volt). Assim, acaba sendo</p><p>gerado uma queda de tensão de 4 volts sobre o</p><p>resistor R2, culminando com uma tensão de</p><p>saída de 4 volts.</p><p>Tivemos assim uma inversão do sinal da entrada</p><p>para saída além de uma amplificação. Para haver</p><p>uma maior amplificação, deverá ser aumentado o</p><p>valor de R2 em relação ao valor de R1.</p><p>Amplificação de sinais diferenciais</p><p>Muitas vezes necessitamos amplificar sinais que</p><p>são processados de forma balanceada, ou seja,</p><p>possuem dois polos vivos de processamento de</p><p>sinal, sendo sinais transferidos em contra fase</p><p>através destes dois pontos.</p><p>Podemos utilizar como exemplo de sinais</p><p>balanceados à fita de descida da antena, que</p><p>possui dois fios separados por um espaço de 8</p><p>mm. Ainda podemos destacar também a ligação</p><p>de microfones profissionais, que também</p><p>processam os sinais de forma balanceada (duas</p><p>vias mais o massa ou terra).</p><p>O processamento de sinais de forma balanceada</p><p>ocorre para que os ruídos que poderiam ser</p><p>captados na linha, sejam cancelados quando o</p><p>sinal for transformado para desbalanceado.</p><p>O amplificador operacional é um dos dispositivos</p><p>que melhor se adapta a amplificação de sinais</p><p>balanceados, pois suas entradas respondem de</p><p>forma semelhante a modificação de fase do sinal</p><p>balanceado.</p><p>Na figura 39, podemos ver um amplificador</p><p>diferencial com realimentação negativa (a</p><p>realimentação negativa será necessária para que</p><p>não haja distorções no sinal e para que possa ser</p><p>feita a amplificação classe A). Para analisá-lo,</p><p>vamos inicialmente considerar que temos uma</p><p>variação de sinal entrando no operacional (à</p><p>esquerda de R 1 e R 2) e que esses sinais estão</p><p>em contra fase (invertidos).</p><p>Para analisar o que vai acontecer em cada uma</p><p>das entradas do amplificador operacional,</p><p>devemos primeiramente avaliar a tensão que</p><p>estará presente em uma das entradas, que</p><p>poderá ser calculada, pois tem uma ligação à</p><p>massa: a entrada "não inversora". Nesta entrada</p><p>temos</p><p>equivalente com uma boa margem de segurança.</p><p>Já se passaram muitos anos desde a invenção do</p><p>transistor bipolar em 1948 pelos Laboratórios BELL, mas</p><p>a busca por maiores informações deste componente,</p><p>que desencadeou uma verdadeira revolução no</p><p>consumismo eletrônico, ainda é grande não só pelos</p><p>novos técnicos que surgem no mercado, como também</p><p>pelos mais experientes, que procuram constante</p><p>atualização.</p><p>Como já havíamos dito anteriormente, o TRANSISTOR</p><p>acabou recebendo este nome por apresentar a</p><p>característica básica de alterar sua resistência interna</p><p>(coletor-emissor) através de corrente aplicada entre</p><p>base e emissor, resultando em um componente</p><p>c h a m a d o d e</p><p>T R A N S F E R E N C E</p><p>RESISTOR, ou simples-</p><p>mente: TRANSISTOR.</p><p>Este substituiu a válvula</p><p>em quase todas as</p><p>a p l i c a ç õ e s , c o m</p><p>e x c e ç ã o d o t ã o</p><p>conhecido cinescópio</p><p>(uma grande válvula</p><p>que persiste até hoje) e alguns casos de transmissão.</p><p>Com respeito aos cinescópios, avanços cada vez</p><p>maiores estão sendo feitos com o cristal líquido além do</p><p>plasma, para conseguir-se imagens com o mesmo brilho</p><p>e definição do tubo de imagem, a um custo reduzido.</p><p>Quanto aos sistemas de trans-</p><p>missão, os TRANSISTORES DE</p><p>EFEITO DE CAMPO começam a</p><p>desbancar as válvulas em áreas</p><p>onde pareciam intocáveis.</p><p>No Brasil, o transistor começou a</p><p>aparecer em equipamentos no</p><p>final da década de 60, e na</p><p>década de 70 já se misturava aos</p><p>circuitos integrados. Estes</p><p>circuitos integrados, nada mais</p><p>eram que circuitos completos</p><p>transistorizados, colocados em</p><p>um invólucro fechado, com</p><p>acesso ao mundo exterior através de terminais (pinos).</p><p>Hoje, cada vez mais podemos ver dispositivos</p><p>integrados chamados agora de SMD’s (Surface Mounted</p><p>Devices), ou dispositivos montados em superfície, que</p><p>além de minúsculos não necessitam de furações na</p><p>placa de circuito impresso, tornando sua fixação muito</p><p>mais fácil e rápida.</p><p>No Brasil, a evolução do transistor para os SMD’s</p><p>ocorreu de maneira muito rápida (menos de vinte anos),</p><p>deixando técnicos e engenheiros meio desnorteados.</p><p>Notem que nos países do primeiro mundo essa evolução</p><p>começou no início da década de 50, onde passaram-se</p><p>cerca de cinco décadas até os recentes avanços.</p><p>A grande maioria dos técnicos de manutenção em geral,</p><p>passou da válvula para o transistor de maneira bem</p><p>rápida, caindo quase que simultaneamente nos circuitos</p><p>integrados, o que resultou em uma má preparação para</p><p>este avanço desenfreado em novas tecnologias.</p><p>Apesar da maioria dos equipamentos de hoje possuírem</p><p>circuitos integrados (SMD’s ou não), o velho transistor,</p><p>como componente discreto, ainda resiste, dando muita</p><p>dor de cabeça ao técnico de manutenção no momento de</p><p>sua substituição.</p><p>A CODIFICAÇÃO PELO MUNDO</p><p>O Brasil obviamente, acabou recebendo não só</p><p>tecnologia de fora, como também a quase totalidade dos</p><p>códigos destes componentes, obedecendo as regras</p><p>americanas, europeias ou asiáticas (Japão).</p><p>Nos Estados Unidos, são fabricados transistores com a</p><p>codificação inicial de 2N (2N3055, 2N6512, etc.), ficando</p><p>SUBSTITUIÇÃO DE TRANSISTORES</p><p>figura 1</p><p>figura 2</p><p>figura 3</p><p>6 ELETRÔNICA</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>o código 1N (1N5402, 1N4007, etc.) reservado para a</p><p>categoria de diodos.</p><p>Na Europa, existe uma classificação do tipo de material</p><p>usado no transistor bem como sua aplicação básica.</p><p>Normalmente são utilizadas duas ou três letras, seguidas</p><p>por dois ou três números. A letra inicial indica o material</p><p>usado:</p><p>A = Germânio</p><p>B = Silício</p><p>C = Arseneto de gálio</p><p>R = Materiais compostos</p><p>A segunda letra indica o tipo de aplicação a que o</p><p>transistor se presta:</p><p>C = Baixa potência e baixa frequência, utilizados na</p><p>faixa de áudio</p><p>D = Média e alta potência e baixa frequência,</p><p>utilizados na faixa de áudio</p><p>F = Baixa potência e alta frequência; utilizados em</p><p>seletores, moduladores, circuitos de Frequência</p><p>Intermediária (FI), etc.</p><p>L = Alta potência e alta frequência; utilizados em</p><p>transmissores de RF, etc.</p><p>S = Baixa potência; utilizados em circuitos de</p><p>comutação</p><p>U = Alta potência; utilizados em circuitos de</p><p>comutação</p><p>Portanto, BD135 seria um transistor de silício de média</p><p>ou alta potência, utilizado em baixa frequência.</p><p>No Japão a norma de codificação é mais simples que a</p><p>europeia, e utiliza o código “2S”para a classificação dos</p><p>transistores sendo que a letra seguinte específica sua</p><p>polaridade e aplicação:</p><p>A = PNP de alta frequência</p><p>B = PNP de baixa frequência</p><p>C = NPN de alta frequência</p><p>D = NPN de baixa frequência</p><p>Em muitos transistores a</p><p>inscrição 2S é omitida,</p><p>f i c a n d o u m t r a n s i s t o r</p><p>2 S C 9 3 0 , e s p e c i f i c a d o</p><p>apenas como C930.</p><p>Nos equipamentos existentes</p><p>no Brasil, ficou clara a</p><p>influência europeia devido a</p><p>implantação da Philips do Brasil (originária da Holanda),</p><p>não só na venda de produtos acabados como também na</p><p>fabricação de componentes. A codificação japonesa</p><p>(2S...), ganha seu espaço, visto que a importação é cada</p><p>vez maior não só deste país, como também dos tigres</p><p>asiáticos (Coreia, Taiwan, Hong Kong, Malásia, China,</p><p>etc.), que utilizam a mesma codificação do Japão.</p><p>CARACTERÍSTICAS</p><p>DOS TRANSISTORES</p><p>Os t ransis tores apresentam uma sér ie de</p><p>características, que dependendo da aplicação se tornam</p><p>fundamentais ou de aspecto secundário.</p><p>Primeiramente explanaremos o que são estas</p><p>características, para depois definir quais os parâmetros a</p><p>serem levados em consideração em uma substituição.</p><p>TRANSISTOR NUMBER</p><p>(NÚMERO DO TRANSISTOR)</p><p>É a codificação especificada para ele. Acima já havíamos</p><p>falado, das letras iniciais, aparecendo logo em seguida</p><p>uma série de números, que terão uma série de</p><p>significados de acordo com o registro do fabricante. Na</p><p>figura 8a, mostramos a codificação de um dos</p><p>transistores mais utilizados no Brasil, o BC548, transistor</p><p>de baixo sinal. Ainda na figura 8b, mostramos um</p><p>transistor de média potência, o TIP 31, e um de maior</p><p>potência também muito conhecido, 2N3055 (8c).</p><p>POLARITY/MATERIAL</p><p>(POLARIDADE/MATERIAL)</p><p>O aspecto polaridade, define se o transistor é NPN ou</p><p>PNP, sendo que na maioria dos manuais de substituição</p><p>de transistores esta característica está abreviada</p><p>(N = NPN e P = PNP).</p><p>O material empregado para a feitura do transistor será</p><p>em geral especificada como Germânio = G (em</p><p>abandono) ou o Silício = S.</p><p>Notem que nos dias de hoje praticamente não existem</p><p>transistores de germânio, devido ao silício ser</p><p>encontrado mais abundantemente na natureza,</p><p>resultando no barateamento da matéria prima.</p><p>PACKAGE</p><p>(INVÓLUCRO)</p><p>Muitos manuais de transistores não só oferecem as</p><p>características elétricas dos mesmos como também</p><p>fornecem o aspecto físico para projetos e</p><p>dimensionamento de PCI’s. Na figura 9, podemos ver o</p><p>aspecto mecânico do transistor 2N3055, que possui o</p><p>invólucro tipo TO-3, além de muitos outros transistores</p><p>mais conhecidos.</p><p>germânio</p><p>silício</p><p>diodos e transistores de germânio</p><p>estrutura do NPN</p><p>TIP</p><p>31</p><p>figura 4</p><p>figura 6</p><p>figura 7</p><p>figura 88a 8b</p><p>8c</p><p>7ELETRÔNICA FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>LEAD</p><p>(TERMINAIS)</p><p>Mostra a disposição dos terminais do transistor (base,</p><p>emissor e coletor), facilitando ao técnico a verificação e</p><p>substituição correta por algum equivalente. Em uma</p><p>substituição, deve ser dado preferência a um transistor</p><p>cujos terminais se encontram na mesma posição do</p><p>original, caso nem sempre possível.</p><p>Podemos citar exemplos de transistores europeus e</p><p>japoneses que apesar de apresentarem características</p><p>elétricas e mecânicas praticamente iguais, diferem na</p><p>disposição dos terminais.</p><p>Na figura 10, podemos ver a disposição dos terminais de</p><p>inúmeros transistores, onde destacamos o talvez o</p><p>transistor mais usado em todos os tempos, BC 548, visto</p><p>debaixo, com a disposição dos terminais TO92.</p><p>Vcb MAX</p><p>(TENSÃO MÁXIMA ENTRE COLETOR E BASE)</p><p>Normalmente, a junção coletor-base não apresenta</p><p>nenhuma condução em funcionamento</p><p>um resistor R2 com valor de 1k e o resistor</p><p>R4 com valor de 100k. Como a relação entre eles</p><p>é de 100 vezes, podemos dizer que a entrada de</p><p>tensão sobre R 2 será praticamente inexistente</p><p>(considerando que sobre R 4 está havendo uma</p><p>queda de tensão de 0,05 volt). Fica assim definida</p><p>a primeira tensão de uma das entradas do</p><p>amplificador operacional: -0,05 volts (entrada</p><p>"não inversora").</p><p>Como o amplificador está trabalhando com</p><p>realimentação negativa podemos afirmar que a</p><p>tensão da entrada "Inversora" também deverá ser</p><p>de -0,05 volt. Dissemos anteriormente o sinal que</p><p>está vindo para o operacional, apresenta duas</p><p>vias de processamento (fase e contra fase) o que</p><p>significa dizer, que a tensão do lado esquerdo de</p><p>R 1 será de + 0,05 volt. Com isto fica definida a</p><p>queda de tensão sobre R1 que será de 0,1 volt (de</p><p>um lado + 0,05 volt e de outro uma tensão de -</p><p>0,05 volt). Tendo a definição da queda de tensão</p><p>sobre R1, já podemos calcular a queda de tensão</p><p>sobre R3, que será 100 vezes maior, ou seja,10</p><p>volts em direção ao potencial negativo. Assim fica</p><p>definida a tensão de saída do operacional para-</p><p>10 volts.</p><p>Para a complementação da figura 39, temos a</p><p>figura 40, que apresenta o mesmo circuito, mas</p><p>agora com a inversão das tensões aplicadas aos</p><p>lados esquerdo do dos resistores R1 e R2.</p><p>Temos o resistor R2 com valor de 1 k, e o resistor</p><p>R4 com valor de 100 k. Como a relação entre eles</p><p>é de 100 vezes, podemos dizer que a queda de</p><p>-2V</p><p>0V</p><p>+4V</p><p>R2</p><p>20kW</p><p>R1</p><p>10kW</p><p>+</p><p>+</p><p>-</p><p>+0,05V</p><p>-0,05V</p><p>-0,05V</p><p>-10V</p><p>-0,05V</p><p>R3</p><p>100kW</p><p>R1</p><p>1kW</p><p>R2</p><p>1kW</p><p>R4</p><p>100kW</p><p>+</p><p>+</p><p>-</p><p>figura 38</p><p>figura 39</p><p>44 ELETRÔNICA</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>tensão sobre R 2 será praticamente inexistente</p><p>(considerando que sobre R 4 está havendo uma</p><p>queda de tensão de 0,05 volt). Fica assim definida</p><p>a primeira tensão de uma das entradas do</p><p>operacional: + 0,05 volt (entrada "Não inversora").</p><p>Podemos afirmar que a tensão da entrada</p><p>"Inversora" também deverá ser +0,05 volt. Como</p><p>dissemos anteriormente, o sinal que está vindo</p><p>para o operacional, apresenta duas vias de</p><p>processamento (fase e contra fase) o que</p><p>significa dizer que a tensão do lado esquerdo de</p><p>R1 será agora de -0,05 volt. Com isso fica definida</p><p>a queda de tensão sobre R 1 que será de 0,1 volt</p><p>(de um lado -0,05 volt e de outro uma tensão de</p><p>+0,05 volt). Tendo a definição da queda de tensão</p><p>sobre R 1, já podemos calcular a queda de tensão</p><p>sobre R 3, que será 100 vezes maior, ou seja 10</p><p>volts em direção ao potencial positivo. Assim fica</p><p>definida a tensão de saída do operacional para</p><p>+10 volts.</p><p>Na figura 41, temos o mesmo divisor resistivo</p><p>apresentado anteriormente (R2 e R4) ligado a</p><p>entrada "não inversora". Como a tensão do lado</p><p>esquerdo de R2 é de -0,01 volt e que R2 é 100</p><p>vezes menor do que R4, praticamente não haverá</p><p>queda de tensão sobre R2, garantindo para</p><p>entrada "Não inversora" uma tensão de -0,01 volt.</p><p>Como dissemos anteriormente a mesma tensão</p><p>deverá ser aplicada a entrada "Inversora" ou seja,</p><p>0,01 volt. Como no momento temos 0,01 volt</p><p>vindo do lado esquerdo de R 1, temos uma queda</p><p>de tensão de 0,02 volt sobre o resistor R 1;</p><p>sabendo dessa tensão, fica definida também a</p><p>tensão sobre R 3 que será de 2 volts. Com isso</p><p>também fica definida tensão de saída do</p><p>operacional com -2 volts. Na figura 42, temos a</p><p>complementação do circuito apresentado na</p><p>figura 41, tendo o mesmo divisor resistivo</p><p>apresentado anteriormente (R2 e R4) ligado a</p><p>entrada "Não inversora". Como a tensão do lado</p><p>esquerdo de R2 é de + 0,01 volt e que R2 e 100</p><p>vezes menor do que R4, praticamente não haverá</p><p>queda de tensão sobre R2, garantindo para</p><p>entrada "não inversora" uma tensão de + 0,01</p><p>volt.</p><p>Como dissemos anteriormente, a mesma tensão</p><p>deverá ser aplicada a entrada "Inversora", ou</p><p>seja, + 0,01 volt. Como no momento temos -0,01</p><p>volt vindo do lado esquerdo de R 1, teremos uma</p><p>queda de tensão de 0,02 volt sobre o resistor R 1;</p><p>sabendo dessa tensão, fica definida também a</p><p>tensão sobre R 3 que será de 2 volts. Com isto a</p><p>tensão de saída do operacional ficará com 2 volts.</p><p>+0,01V</p><p>-0,01V</p><p>-0,01V</p><p>-2V</p><p>-0,01V</p><p>R3</p><p>100kW</p><p>R1</p><p>1kW</p><p>R2</p><p>1kW</p><p>R4</p><p>100kW</p><p>+</p><p>+</p><p>-</p><p>-0,01V</p><p>+0,01V</p><p>+0,01V</p><p>-2V</p><p>+0,01V</p><p>R3</p><p>100kW</p><p>R1</p><p>1kW</p><p>R2</p><p>1kW</p><p>R4</p><p>100kW</p><p>+</p><p>+</p><p>-</p><p>figura 41</p><p>figura 42</p><p>-0,05V</p><p>+0,05V</p><p>+0,05V</p><p>+10V</p><p>+0,05V</p><p>R3</p><p>100kW</p><p>R1</p><p>1kW</p><p>R2</p><p>1kW</p><p>R4</p><p>100kW</p><p>+</p><p>+</p><p>-</p><p>figura 40</p><p>Atenção: após a leitura e/ou estudo detalhado desta aula, parta para a feitura dos</p><p>blocos de exercícios M4-09 à M4-12. Não prossiga para a aula seguinte sem ter</p><p>certeza que seu resultado nos blocos é acima de 85%. Lembre-se que o verdadeiro</p><p>aprendizado, com retenção das informações desta aula, somente será alcançado com</p><p>todos os exercícios muito bem feitos. Portanto, tenha paciência pois será no dia-a-dia</p><p>da feitura dos blocos alcançará um excelente nível em eletrônica.</p><p>45ELETRÔNICA FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>AULA</p><p>4</p><p>AMPLIFICADORES OPERACIONAIS - 2</p><p>Amplificação de sinais diferenciais - bobina magnética e HALL</p><p>O circuito Schmitt Trigger analisado detalhadamente</p><p>Os pontos NSD e NID (Nível Superior e Inferior de Disparo)</p><p>Os filtros de frequências ativos trabalhando com operacionais</p><p>As diversas aplicações para os amplificadores operacionais</p><p>Circuitos limitadores com diodos e diodos zeners</p><p>Aplicações dos amplificadores diferenciais</p><p>Na figura 1, podemos ver uma ligação de uma</p><p>cápsula magnética qualquer, que trabalhará</p><p>captando campos magnéticos ou eletromagnéticos</p><p>induzidos na bobina. Como vemos, a impedância</p><p>ou as resistências ligadas à bobina são de mesmos</p><p>valores, em uma criação de tensão balanceada em</p><p>relação à massa, ou seja, se do lado de cima foi</p><p>induzido uma tensão de + 1 volt (em relação à</p><p>massa), do lado de baixo haverá uma tensão</p><p>induzida de-1 volt (também em relação à massa);</p><p>com isto afirmamos que houve uma indução de</p><p>2Vpp sobre a bobina.</p><p>Esta tensão vai então ao amplificador operacional</p><p>que amplifica o sinal de acordo com os valores dos</p><p>resistores já mencionados nos circuitos anteriores.</p><p>Na figura 2, temos um elemento HALL, que possui</p><p>uma polarização prévia (alimentação positiva e</p><p>negativa), criará uma corrente interna entre esses</p><p>dois terminais. Quando incidir um campo</p><p>eletromagnético transversal sobre esse elemento,</p><p>haverá o desvio de cargas para saídas "H1" e "H2"</p><p>sempre em contra fase, permitirá o amplificador</p><p>operacional, trabalhar adequadamente.</p><p>Finalmente na figura 3, temos a entrada de um</p><p>conector "XLR" muito utilizado para a área</p><p>profissional de conexões de microfones. Temos</p><p>dois pontos de ligação (2 e 3) que apresentam as</p><p>ligações "vivas" do microfone, enquanto que o pino</p><p>1 apresenta ligação da massa (blindagem).</p><p>O circuito prático mostrado é realmente empregado</p><p>para desbalancear uma entrada "XLR",</p><p>conseguido-se com isto, uma redução considerável</p><p>dos ruídos que vem pela linha.</p><p>De uma forma geral , esta técnica de</p><p>processamento de sinais de forma balanceada será</p><p>utilizada quando temos grande incidência de ruídos</p><p>na área, somada a uma distância considerável</p><p>entre a fonte de sinal e seu pré-amplificador.</p><p>O operacional com realimentação positiva</p><p>(Schmitt Trigger)</p><p>Até aqui, estudamos uma série de aplicações para</p><p>os amplificadores operacionais, criando os</p><p>comparadores de tensão, até os amplificadores de</p><p>sinal com realimentação negativa, mas não</p><p>tínhamos apresentado a realimentação positiva,</p><p>Para que possamos entender melhor a importância</p><p>R3</p><p>100kW</p><p>R1</p><p>1kW</p><p>R2</p><p>1kW</p><p>R4</p><p>100kW</p><p>+</p><p>+</p><p>-</p><p>microfone</p><p>ou captador</p><p>magnético</p><p>R3</p><p>100kW</p><p>R1</p><p>1kW</p><p>R2</p><p>1kW</p><p>R4</p><p>100kW</p><p>+</p><p>+</p><p>-</p><p>+</p><p>-</p><p>HALL</p><p>R4</p><p>100kW</p><p>R3</p><p>1kW</p><p>R1</p><p>1kW</p><p>C1</p><p>47pF</p><p>C2</p><p>47pF</p><p>R2</p><p>100kW</p><p>+</p><p>+13V</p><p>-13V</p><p>3</p><p>8</p><p>4</p><p>2</p><p>1</p><p>+Ve</p><p>-Ve</p><p>tomada de</p><p>entrada</p><p>balanceada</p><p>CANON</p><p>saída</p><p>desbalanceada</p><p>figura 1</p><p>figura 2</p><p>figura 3</p><p>46 ELETRÔNICA</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>do circuito schmitt trigger,</p><p>vamos observar a figura</p><p>4, que é composto de um NTC e um acionador de</p><p>relé, que por sua vez aciona uma ventoinha.</p><p>Quando a temperatura ambiente aumenta, dentro</p><p>do gabinete ou ainda em um dissipador de calor, a</p><p>resistência do NTC diminui, aumentando a tensão</p><p>entre o NTC e R1. Chegará um instante que o</p><p>transistor TR1 começará a ser polarizado, até que o</p><p>relé, seja energizado ao ponto de acionar a</p><p>ventoinha.</p><p>Este processo intermediário de polarização de TR1,</p><p>poderá causar alguns problemas no relé, como um</p><p>acionamento deficitário, podendo levar os contatos</p><p>do relé ao dano, por ligar e desligar em um</p><p>determinado momento.</p><p>Para evitar isso, coloca-se um circuito chamado de</p><p>schmitt trigger (figura 5), que já foi estudado na</p><p>forma transistorizada no módulo 2.</p><p>Considerando que temos uma tensão de zero volt</p><p>na saída do operacional, existirá o R1 que está</p><p>ligado à entrada “não inversora” e daí formando um</p><p>divisor de tensão com R4, até o outro divisor de</p><p>tensão formado por NTC e R5.</p><p>À medida que o calor vai aumentando sobre o NTC</p><p>e a tensão vai subindo entre o NTC e R5, haverá um</p><p>momento que a tensão da entrada “não inversora”,</p><p>ultrapassará a tensão da entrada “inversora” e isso</p><p>provocará o aumento da tensão na saída do</p><p>operacional, que por sua vez aumenta também a</p><p>tensão na entrada “não inversora”, levando a saída</p><p>do operacional ao +B, sendo o transistor</p><p>instantaneamente saturado, não permitindo uma</p><p>polarização insuficiente para o relé.</p><p>O mesmo ocorrerá quando houver o resfriamento</p><p>do NTC, caindo a tensão entre NTC e R5. Quando a</p><p>tensão na entrada “não inversora” cair abaixo da</p><p>tensão da entrada “inversora” cairá a tensão de</p><p>saída do operacional, o que será levado por</p><p>realimentação positiva à entrada “não inversora”,</p><p>levando a saída do operacional a zero volt, cortanto</p><p>instantaneamente o relé.</p><p>Desta forma, além do acionamento e desligamento</p><p>do relé ser mais preciso, aumenta sua vida útil. Mas</p><p>vamos a seguir, analisar mais precisamente como</p><p>funciona a realimentação positiva e suas</p><p>polarizações.</p><p>A figura 6, mostra-nos a configuração básica de um</p><p>amplificador operacional funcionando com</p><p>realimentação positiva, ou seja, pegando uma</p><p>amostra da saída e levando-a à entrada "Não</p><p>inversora". Esta configuração possibilita a criação</p><p>do circuito chamado "Schmitt Trigger" ou disparador</p><p>Schmitt, que transforma variações de tensão na</p><p>entrada do operacional, em variações quadradas</p><p>máximas (entre o mínimo e o máximo da tensão</p><p>aplicada).</p><p>A tensão que pode ser definida na figura 6 é apenas</p><p>da entrada "Inversora" que apresentam potencial</p><p>de 6 volts, fornecido pelo divisor de tensão na</p><p>entrada, formado por R 2 e R 3.</p><p>Na figura 7, dizemos inicialmente que a tensão de</p><p>saída deste operacional, encontra-se com zero volt</p><p>e que o lado esquerdo do resistor R 1 existe uma</p><p>+B</p><p>+B</p><p>+B</p><p>CIRCUITO</p><p>PRINCIPAL</p><p>SENSOR</p><p>(NTC)</p><p>R1</p><p>Tensão de</p><p>controle</p><p>RELÈ</p><p>TR1</p><p>VENTOINHA</p><p>+B</p><p>+B</p><p>+B</p><p>+B</p><p>SENSOR</p><p>(NTC)</p><p>RELE</p><p>Q1</p><p>SCHIMITT</p><p>TRIGGER</p><p>+B</p><p>R1</p><p>R6</p><p>R4</p><p>R2</p><p>R3</p><p>R5</p><p>IN</p><p>?</p><p>+12V</p><p>OUT</p><p>?</p><p>+6V</p><p>R4</p><p>2kW</p><p>R1</p><p>1kW</p><p>R2</p><p>1kW</p><p>R3</p><p>1kW</p><p>+</p><p>+12V</p><p>figura 4</p><p>figura 5</p><p>figura 6</p><p>47ELETRÔNICA FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>tensão de 6 volts. Como a tensão de saída está em</p><p>0 volt e existe um divisor de tensão da saída até o</p><p>lado esquerdo de R 1, teremos uma queda de</p><p>tensão de 4 volts sobre o resistor R 4 e somente 2</p><p>volts de queda para o resistor R1.</p><p>Como a tensão da entrada "não inversora"</p><p>encontra-se com 4 volts, ela manterá a saída do</p><p>operacional em nível baixo (0 volt).</p><p>Na figura 8, mostramos que elevamos o potencial</p><p>do lado esquerdo de R 1 para 8 volts e verificamos</p><p>que a entrada "Não inversora" elevou-se para 5,3</p><p>volts ainda abaixo da tensão da entrada "Inversora"</p><p>(6 volts); manteve-se assim a saída do operacional</p><p>em nível baixo.</p><p>A figura 9, mostra que no instante que o lado</p><p>esquerdo de R 1 alcança 9,1 volts, a divisão de</p><p>tensão dos resistores R 1 e R 4 (com zero volt na</p><p>saída) acaba deixando a entrada "Não inversora"</p><p>com potencial de 6,1 volts, que é levemente</p><p>superior ao potencial existente na entrada</p><p>"Inversora"; com isso, imediatamente haverá</p><p>subida da tensão de saída para 12 volts como</p><p>mostra a figura 10, elevando também o potencial da</p><p>entrada "Não inversora" para 10 volts. Com a</p><p>tensão da entrada "Não inversora" mais alta do que</p><p>da entrada "Inversora" será mantido o nível alto na</p><p>saída do operacional.</p><p>Considerando agora que o nível de entrada (lado</p><p>esquerdo de R 1) caiu para 6 volts, tendo ainda 12</p><p>volts na saída, acabamos tendo 8 volts na entrada</p><p>"não inversora" o que garante um nível alto a saída</p><p>do operacional (figura 11).</p><p>Para que possamos entender o porquê da tensão</p><p>de 8 volts na entrada "não inversora", será</p><p>necessária observar que R1 tem metade do valor</p><p>de R4, sendo assim de 6 volts (lado esquerdo de</p><p>R1) para 12 volts (saída do operacional) temos uma</p><p>queda de tensão de 6 volts, que será distribuída</p><p>entre R1 e R4; como R4 possui o dobro do valor,</p><p>haverá 4 volts sobre R4 e somente 2 volts sobre R1.</p><p>É importante observar que após a variação da saída</p><p>do operacional para nível alto ou baixo, esta se</p><p>mantém, esperando uma grande variação de</p><p>tensão na entrada. Na sequência da figura 12, se</p><p>abaixarmos a tensão para 4 volts (lado esquerdo de</p><p>R 1), teremos como resultante na entrada "Não</p><p>inversora" uma tensão de 6,6 volts, que manterá a</p><p>tensão de saída em nível alto. Somente quando a</p><p>tensão de entrada chegar a 2,9 volts (como mostra</p><p>a figura 13) é que haverá na entrada "Não</p><p>inversora" uma tensão menor do que a entrada</p><p>"Inversora", mudando rapidamente a saída do</p><p>operacional para zero volt, como mostra a figura 14.</p><p>Nessa mudança, a tensão da entrada "Não</p><p>inversora" acaba caindo para dois volts, mantendo</p><p>a saída em zero volt.</p><p>Elevando o potencial do lado esquerdo de R 1</p><p>6V</p><p>4V</p><p>+12V</p><p>OUT</p><p>0V</p><p>+6V</p><p>R4</p><p>2kW</p><p>R1</p><p>1kW</p><p>R2</p><p>1kW</p><p>R3</p><p>1kW</p><p>+</p><p>+12V</p><p>8V</p><p>5,3V</p><p>+12V</p><p>OUT</p><p>0V</p><p>+6V</p><p>R4</p><p>2kW</p><p>R1</p><p>1kW</p><p>R2</p><p>1kW</p><p>R3</p><p>1kW</p><p>+</p><p>+12V</p><p>9,1V</p><p>6,1V</p><p>+12V</p><p>OUT</p><p>0V</p><p>+6V</p><p>R4</p><p>2kW</p><p>R1</p><p>1kW</p><p>R2</p><p>1kW</p><p>R3</p><p>1kW</p><p>+</p><p>+12V</p><p>9,1V</p><p>10V</p><p>+12V</p><p>OUT</p><p>12V</p><p>+6V</p><p>R4</p><p>2kW</p><p>R1</p><p>1kW</p><p>R2</p><p>1kW</p><p>R3</p><p>1kW</p><p>+</p><p>+12V</p><p>figura 7</p><p>figura 9</p><p>figura 8</p><p>figura 10</p><p>48 ELETRÔNICA</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>novamente para 6 volts, teremos na entrada "Não</p><p>inversora" um potencial de 4 volts, garantindo o</p><p>nível baixo (0 volt) para saída do integrado.</p><p>Na figura 16a, temos as formas de onda da entrada</p><p>e saída do operacional, onde em 16a, podemos ver</p><p>o sinal com ruídos, ou variações indesejáveis.</p><p>Podemos ver também picos de tensões mais altas,</p><p>ultrapassando 9 volts e mais baixas, caindo abaixo</p><p>de 3 volts. São esses extremos que queremos</p><p>detectar e assim, toda vez que a tensão da entrada</p><p>ultrapassar 9 volts, haveria mudança brusca na</p><p>tensão de saída do operacional, alterando-se para</p><p>12 volts e permanecendo assim até que a tensão de</p><p>6V</p><p>8V</p><p>+12V</p><p>OUT</p><p>12V</p><p>+6V</p><p>R4</p><p>2kW</p><p>R1</p><p>1kW</p><p>R2</p><p>1kW</p><p>R3</p><p>1kW</p><p>+</p><p>+12V</p><p>4V</p><p>6,6V</p><p>+12V</p><p>OUT</p><p>12V</p><p>+6V</p><p>R4</p><p>2kW</p><p>R1</p><p>1kW</p><p>R2</p><p>1kW</p><p>R3</p><p>1kW</p><p>+</p><p>+12V</p><p>2,9V</p><p>5,9V</p><p>+12V</p><p>OUT</p><p>12V</p><p>+6V</p><p>R4</p><p>2kW</p><p>R1</p><p>1kW</p><p>R2</p><p>1kW</p><p>R3</p><p>1kW</p><p>+</p><p>+12V</p><p>2,9V</p><p>2V</p><p>+12V</p><p>OUT</p><p>0V</p><p>+6V</p><p>R4</p><p>2kW</p><p>R1</p><p>1kW</p><p>R2</p><p>1kW</p><p>R3</p><p>1kW</p><p>+</p><p>+12V</p><p>6V</p><p>4V</p><p>+12V</p><p>OUT+6V</p><p>R4</p><p>2kW</p><p>R1</p><p>1kW</p><p>R2</p><p>1kW</p><p>R3</p><p>1kW</p><p>+</p><p>+12V</p><p>0V</p><p>0V</p><p>+1V</p><p>+1V</p><p>+2V</p><p>+2V</p><p>+3V</p><p>+3V</p><p>+4V</p><p>+4V</p><p>+5V</p><p>+5V</p><p>+7V</p><p>+7V</p><p>+6V</p><p>+6V</p><p>+8V</p><p>+8V</p><p>+9V</p><p>+9V</p><p>+10V</p><p>+10V</p><p>+11V</p><p>+11V</p><p>+12V</p><p>+12V</p><p>+13V</p><p>+13V</p><p>figura 11</p><p>figura 12</p><p>figura 13</p><p>figura 14</p><p>figura 15</p><p>figura 16a</p><p>figura 16b</p><p>49ELETRÔNICA FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>entrada caia abaixo de 3 volts (veja figura 16b, onde</p><p>temos a variação da saída do operacional).</p><p>A sensibilidade do Schmitt Trigger pode ser</p><p>ajustada alterando o valor do resistor de</p><p>realimentação positiva. Quanto menor valor, maior</p><p>deverá ser a variação do sinal da entrada (esquerda</p><p>de R 1) para conseguir a mudança do operacional.</p><p>Quanto maior o valor do resistor de realimentação</p><p>positiva,</p><p>menor variação de sinal será necessária</p><p>na entrada para alterar a saída do operacional.</p><p>O operacional como integrador e diferenciador</p><p>O amplificador operacional poderá trabalhar</p><p>também como integrador ou diferenciador, como</p><p>mostramos na figura 17 em diante.</p><p>a) circuito integrador: o circuito integrador pode</p><p>ser encarado como um passa baixas frequências,</p><p>pois caso a variação de tensão ocorrer de uma</p><p>forma muito rápida, haverá na saída do operacional</p><p>uma variação lenta.</p><p>A figura 17, mostra o circuito integrador de forma</p><p>muito simples, onde um capacitor Cx, faz o papel de</p><p>realimentação negativa.</p><p>Quando a tensão do lado esquerdo de R 1 sobe</p><p>bruscamente (observem a figura 18), haverá uma</p><p>tendência da tensão de saída do operacional não</p><p>variar, pois o capacitor se comportará como um</p><p>curto. Como a tensão da entrada "Inversora" tende</p><p>a ficar igual à da entrada "não inversora", ou seja,</p><p>0V, podemos dizer que o curto do capacitor,</p><p>obrigará a tensão de saída a sair de sua</p><p>estabilidade.</p><p>Na figura 19, vemos que a tensão de saída começa</p><p>a cair aos poucos, à medida que o capacitor vai se</p><p>carregando e apresentando uma resistência que vai</p><p>aumentando com o passar do tempo.</p><p>Na figura 20, vemos que após um tempo, o</p><p>capacitor será considerado um circuito aberto, além</p><p>de agora somente o valor da resistência R 2 que</p><p>ficará na malha de realimentação negativa.</p><p>Nas figuras 21 a, b e c, podemos ver como fica a</p><p>tensão de saída comparando-as com a tensão de</p><p>entrada. Na figura 21a, temos uma variação de</p><p>onda quadrada, onde podemos destacar nesta, a</p><p>rápida variação do potencial de tensão zero para</p><p>um potencial positivo, que ocorre quase que</p><p>instantaneamente. Essa variação rápida, fará com</p><p>que o capacitor funcione como um curto, impedindo</p><p>que a saída do operacional varie com a tensão de</p><p>entrada. Teremos então na figura 21b uma variação</p><p>de tensão caindo lentamente, até que chega a um</p><p>ponto de estabilização (tempo t2), onde a tensão</p><p>atinge uma estabilidade devido a malha de</p><p>realimentação formada por R 2 e R1.</p><p>Quando a tensão na entrada de R 1 sofre nova</p><p>mudança brusca, variando de nível alto para nível</p><p>baixo, fará novamente o operacional variar, de</p><p>forma que a tensão irá subir paulatinamente, até</p><p>que se torne positiva. Na figura 21c, vemos que a</p><p>R2</p><p>Cx</p><p>R1</p><p>+</p><p>+</p><p>-</p><p>R2</p><p>Cx</p><p>R1</p><p>+</p><p>+</p><p>-</p><p>subida</p><p>da</p><p>tensão tensão</p><p>de saída</p><p>praticamente</p><p>não varia</p><p>capacitor se</p><p>comporta como</p><p>um curto</p><p>R2</p><p>Cx</p><p>R1</p><p>+</p><p>+</p><p>-</p><p>tensão</p><p>alta tensão</p><p>de saída</p><p>vai caindo</p><p>aos poucos</p><p>à medida que a</p><p>tensão vai subindo o</p><p>capacitor apresenta</p><p>uma resistência média</p><p>R1</p><p>+</p><p>+</p><p>-</p><p>tensão</p><p>alta tensão</p><p>de saída</p><p>também fica</p><p>estável</p><p>capacitor se</p><p>comporta como</p><p>uma chave</p><p>aberta</p><p>Cx</p><p>R2</p><p>figura 17</p><p>figura 18</p><p>figura 19</p><p>figura 20</p><p>50 ELETRÔNICA</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>variação ocorre de forma mais lenta, isto devido a</p><p>um capacitor de valor maior colocado na</p><p>realimentação negativa.</p><p>b) circuito diferenciador: o circuito diferenciador</p><p>permite que por um circuito qualquer, somente</p><p>passe variações de alta frequência, barrando</p><p>variações de tensão em baixa frequência. O circuito</p><p>básico pode ser visto na figura 22, onde vemos um</p><p>capacitor Cx em série com R1.</p><p>Na figura 23, consideramos que está havendo uma</p><p>subida de tensão, fazendo com que Cx comporte-se</p><p>como um curto. Isto coloca o resistor R1 ligado a</p><p>entrada "inversora" do operacional, fazendo com</p><p>que haja para saída dele, a manifestação da</p><p>variação de tensão, ou seja, ela acaba caindo</p><p>bruscamente.</p><p>Na figura 24, já vemos que o capacitor Cx está</p><p>aumentando sua reatância devido à estar se</p><p>carregando, obrigando a tensão na saída do</p><p>operacional a subir, até que a tensão atinja zero volt,</p><p>quando o capacitor estará completamente</p><p>carregado, comportando-se com um circuito aberto</p><p>(figura 25).</p><p>Na figura 26a, podemos ver a forma de onda no lado</p><p>esquerdo de R 1, tendo a resultante na saída do</p><p>operacional mostrada na figura 26b, que cai</p><p>bruscamente respondendo ao sinal na entrada;</p><p>logo em seguida, podemos vê-la subindo até que</p><p>chega novamente a zero volt (capacitor já</p><p>carregado).</p><p>Com a tensão de entrada caindo bruscamente para</p><p>um potencial negativo, haverá agora uma tensão</p><p>armazenada no capacitor (igual a tensão aplicada),</p><p>fazendo com que a entrada "Inversora" receba uma</p><p>tensão bem mais negativa, fazendo sua saída subir</p><p>em uma proporção dobrada, como mostra o tempo</p><p>t3 em diante. Após, com a descarga do capacitor de</p><p>sua carga invertida, acaba a tensão de saída</p><p>voltando a zero volt.</p><p>R2</p><p>Cx</p><p>R1</p><p>+</p><p>+</p><p>-</p><p>R2</p><p>Cx</p><p>R1</p><p>+</p><p>+</p><p>-</p><p>subida</p><p>da</p><p>tensão</p><p>capacitor se</p><p>comporta</p><p>como um curto</p><p>tensão</p><p>de saída</p><p>cai</p><p>bruscamente</p><p>R2</p><p>Cx</p><p>R1</p><p>+</p><p>+</p><p>-</p><p>tensão</p><p>alta</p><p>tensão</p><p>começa</p><p>a cair</p><p>tensão</p><p>começa</p><p>a subir</p><p>R2</p><p>Cx</p><p>R1</p><p>+</p><p>+</p><p>-</p><p>tensão</p><p>alta</p><p>tensão fica</p><p>em zero volt</p><p>tensão</p><p>de saída</p><p>volta a</p><p>zero volt</p><p>figura 22</p><p>figura 21</p><p>figura 23</p><p>figura 24</p><p>figura 25</p><p>b</p><p>c</p><p>a</p><p>51ELETRÔNICA FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>Na figura 26c, podemos ver as variações de</p><p>tensões ocorridas para um capacitor de valor maior.</p><p>O filtros de frequência utilizando operacionais</p><p>Antes de mencionar o trabalho dos operacionais,</p><p>façamos uma passagem rápida pelos vários tipos</p><p>de filtros existentes.</p><p>Na figura 27a, temos um indutor em série com o</p><p>sinal, o que causará uma baixa reatância</p><p>(resistência) à sinais de frequências baixas e de alta</p><p>reatância à sinais de frequências altas. O capacitor</p><p>na sequência, fará a integração das frequências</p><p>altas, deixando passar para o circuito posterior, as</p><p>frequências baixas. Assim temos o filtro passa</p><p>baixas frequências ou L.P.F. (Low Pass Filter). A</p><p>forma de onda da banda passante do circuito pode</p><p>ser vista na figura 27c, onde temos uma grande</p><p>amplitude de sinal nas frequências baixas</p><p>(próximas à zero hertz); à medida que a frequência</p><p>vai aumentando, vemos que o gráfico vai perdendo</p><p>amplitude até chegar a zero, onde chamamos de</p><p>frequência de corte.</p><p>O circuito simplificado de L.P.F. pode ser visto na</p><p>figura 27b, onde temos apenas um resistor e um</p><p>capacitor, fazendo função semelhante ao circuito da</p><p>figura 27a.</p><p>Na figura 28a, podemos ver um filtro passa altas</p><p>frequências ou H.P.F. (High Pass Filter). Nas</p><p>frequências baixas, o indutor se comportará como</p><p>um curto, levando todo sinal para massa; com o</p><p>aumento da frequência, a reatância do indutor</p><p>aumentará e assim haverá queda de tensão sobre</p><p>ele, sinal este que seguirá adiante. Na figura 28c,</p><p>vemos como ficaria a curva de resposta de</p><p>frequência desse filtro, onde as frequências baixas</p><p>apresentam a amplitude zerada, enquanto que a</p><p>partir de uma determinada frequência, começa a ter</p><p>tensão sobre o indutor, indo até uma frequência</p><p>muito alta. Um filtro H.P.F. utilizando capacitor de</p><p>acoplamento pode ser visto na figura 28a.</p><p>Na figura 29a, vemos um filtro passa banda ou</p><p>passa faixa, também conhecido como B.P.F. (Band</p><p>Pass Filter), onde nas baixas frequências, o indutor</p><p>comportar-se como um curto, impedindo a</p><p>passagem dessas frequências; já para as altas</p><p>frequências, será o capacitor que se comportará</p><p>como um curto. Assim, em uma determinada 0Hz f corte f</p><p>0Hz f corte f</p><p>figura 26</p><p>figura 27a</p><p>figura 28a</p><p>figura 27b</p><p>figura 28b</p><p>figura 27c</p><p>figura 28c</p><p>b</p><p>c</p><p>a</p><p>52 ELETRÔNICA</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>frequência média, teremos uma média reatância,</p><p>tanto para o indutor como para o capacitor, o que</p><p>causará a existência de determinada amplitude</p><p>sobre eles, amplitude que seguirá adiante. A</p><p>frequência em que os dois componentes possuem a</p><p>mesma reatância é chamada de "frequência de</p><p>ressonância". A figura 29b, mostra curva de</p><p>resposta para o B.P.F.</p><p>A figura 30a, mostra uma armadilha ou TRAP, onde</p><p>em uma determinada frequência baixa, o indutor</p><p>deixa passar o sinal, mas não passando pelo</p><p>capacitor; e na frequência alta, haverá uma baixa</p><p>reatância para o capacitor e mais</p><p>alta para o indutor.</p><p>Finalmente uma frequência média a reatância do</p><p>indutor e capacitor serão baixas, matando uma</p><p>frequência de faixa específica. A curva de resposta</p><p>da armadilha ou TRAP, pode ser vista na figura 30b.</p><p>Todos os filtros vistos, são chamados de passivos,</p><p>pois apesar de desempenharem seus papéis,</p><p>aplicam perdas ao sinal da entrada. Já os filtros</p><p>utilizando amplificadores operacionais, como</p><p>vemos na figura 31, deixam passar determinada</p><p>frequência dando ganho à mesma.</p><p>A figura 32, mostra um filtro passa faixa, onde o</p><p>capacitor C2 e C4 limitam a frequência de corte na</p><p>parte de frequências mais altas do passa-faixa,</p><p>cabendo aos capacitores C1 e C3 realimentar</p><p>0Hz f ressonância f</p><p>0Hz f ressonância f</p><p>+</p><p>+</p><p>-</p><p>R2R1</p><p>R3</p><p>C1</p><p>+ +</p><p>+</p><p>-</p><p>+</p><p>-</p><p>R1</p><p>10kW</p><p>R2</p><p>12,4kW</p><p>R7</p><p>10kW</p><p>R8</p><p>1,5kW</p><p>R6</p><p>1kW</p><p>R5</p><p>1kW</p><p>R4</p><p>1kW</p><p>R3</p><p>1kW</p><p>C1</p><p>0,16mF</p><p>C3</p><p>0,16mF</p><p>C2</p><p>0,16mF</p><p>C4</p><p>0,16mF</p><p>+</p><p>+</p><p>-</p><p>R1</p><p>10kW</p><p>R2</p><p>1kW</p><p>L1</p><p>C1</p><p>R3</p><p>figura 29a</p><p>figura 29b</p><p>figura 30a</p><p>figura 30b</p><p>figura 32</p><p>figura 31</p><p>figura 33</p><p>53ELETRÔNICA FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>positivamente determinada faixa para a entrada,</p><p>aumentando consideravelmente seus níveis.</p><p>A figura 33, mostra um circuito TRAP ou armadilha</p><p>ativo, onde podemos ver que em uma determinada</p><p>frequência baixa, haverá um curto no indutor,</p><p>permitindo que a tensão da entrada "não inversora"</p><p>seja a mesma da entrada "inversora" mantendo o</p><p>ganho de saída igual a 1. Já para as frequências</p><p>altas, será o capacitor que comportar-se-á como um</p><p>curto, mantendo também a saída igual a 1. Mas em</p><p>uma determinada frequência, haverá queda de</p><p>tensão sobre indutor e o capacitor, fazendo com que</p><p>a entrada "não inversora" tenda a ficar com a tensão</p><p>diferenciada da entrada "inversora" fazendo com</p><p>que o ganho, possa ser comandado pelos valores</p><p>dos resistores. Como temos R2 10 vezes menor</p><p>que R1, o ganho acaba sendo de 0,1 ou 10% em</p><p>relação à entrada.</p><p>Comparadores de tensão</p><p>Uma outra aplicação para os amplificadores</p><p>operacionais é a comparação de tensão, ou seja,</p><p>quando queremos que haja uma indicação ou</p><p>variação sempre que uma determinada tensão</p><p>atingir um determinado nível. As figuras 34a e 34b,</p><p>mostram como seriam os comparadores de tensão</p><p>utilizando fonte simétrica ou fonte convencional.</p><p>A explicação sobre estes circuitos limitam-se as</p><p>figuras, pois nos primeiros comentários sobre</p><p>amplificadores operacionais, todos os exemplos</p><p>foram feitos em cima de comparadores de tensão.</p><p>Aplicações gerais de ampl i f icadores</p><p>operacionais</p><p>Podemos utilizar os operacionais para inúmeras</p><p>aplicações como veremos adiante, e circuitos que</p><p>podem ser gerados a partir deles está limitado a</p><p>imaginação do projetista em eletrônica.</p><p>Na figura 35, vemos um operacional com a sua</p><p>entrada "Inversora" ligado à massa, entrando sinal</p><p>de trabalho pela entrada "Não inversora". A cada</p><p>variação do sinal na entrada, teremos uma variação</p><p>brusca na saída (indo de +B até -B). Esta onda</p><p>quadrada será posteriormente diferenciada por C1,</p><p>ou seja, só passarão variações rápidas do sinal, e</p><p>após o diodo D1, apenas pulsos positivos (acima da</p><p>R1</p><p>+</p><p>+</p><p>+</p><p>-</p><p>-</p><p>R1</p><p>+</p><p>+</p><p>+</p><p>C1 D1</p><p>R2R1</p><p>+</p><p>+</p><p>-</p><p>A</p><p>B C D</p><p>figura 34a</p><p>figura 34b</p><p>figura 35</p><p>figura 35</p><p>a</p><p>c</p><p>d</p><p>b</p><p>54 ELETRÔNICA</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>massa).</p><p>A figura 35, mostra a variação senoidal proveniente</p><p>de algum gerador ou da rede elétrica, que é</p><p>transformada em uma onda quadrada perfeita na</p><p>figura 35. Com a elevação de tensão do lado</p><p>esquerdo do capacitor, forma-se um tempo de carga</p><p>deste, que é feito por R 1, criando no ponto "C" um</p><p>pico de tensão positivo. Com a carga do capacitor</p><p>sendo concluída, a tensão no ponto "C" cai, até que</p><p>volta a zero volt. O capacitor fica assim carregado</p><p>com a tensão de saída do operacional (+ B).</p><p>A queda na tensão da saída do operacional para 0V.</p><p>Fará o lado direito do capacitor, que estava</p><p>armazenando a tensão de +B, cair abaixo da</p><p>massa. Isto ocorre durante um tempo muito curto,</p><p>até que com a descarga do capacitor, a tensão no</p><p>ponto "C" volta a zero volt. Criam-se portanto,</p><p>pulsos positivos e negativos que são as diferenças</p><p>das variações para positivo e negativo da onda</p><p>quadrada.</p><p>Finalmente na figura 35, vemos que somente pulsos</p><p>positivos conseguem passar pelo diodo D1,</p><p>formando pulsos que podem ser utilizados para</p><p>disparo de uma série de circuitos.</p><p>Na figura 36, temos um retificador de pulsos que</p><p>pegará o sinal na entrada, deixando passar</p><p>somente variações positivas do sinal.</p><p>Vamos considerar inicialmente que a tensão na</p><p>entrada "Inversora" do operacional está caindo</p><p>abaixo da massa; isto fará com que a tensão de</p><p>saída suba, cortando o diodo D2, mas polarizando o</p><p>diodo D1, que faz com que o lado direito do resistor</p><p>R 2 fique positivo, tendendo a realimentação para</p><p>entrada "inversora" a variação da saída. O nível de</p><p>saída portanto, dependerá da relação de valores</p><p>entre R 1 e R 2.</p><p>Quando a tensão do lado esquerdo de R 1 tornar-se</p><p>positiva, haverá a tendência de queda na tensão da</p><p>saída do operacional, que cairá somente até -0,6</p><p>volt, fazendo o diodo D2 conduzir e com isto</p><p>jogando um potencial de zero volt na entrada</p><p>"Inversora". Como D1 fica cortado, não haverá a</p><p>passagem deste pequeno potencial negativo para</p><p>saída. Temos assim um retificador de tensão de AC</p><p>para DC.</p><p>Temos agora na figura 37, um indicador de pico de</p><p>tensão positiva, ou seja, manterá durante um tempo</p><p>(dado pelo valor de C1) a tensão de pico positiva</p><p>proveniente de um sinal AC. Considerando que o</p><p>sinal aparece na entrada "Não inversora", a</p><p>elevação dessa tensão produzirá na saída do</p><p>operacional também uma elevação de tensão que</p><p>será sempre 0,6 volt maior do que da entrada, pois,</p><p>após o diodo D1, essa tensão será a mesma da</p><p>entrada, fato que se comprova pela realimentação</p><p>negativa que é feita de maneira direta, mantendo o</p><p>ganho do operacional em "1". A subida da tensão</p><p>acaba sendo armazenada em C1 e quando ocorre a</p><p>queda da tensão na entrada "Não inversora" a</p><p>tensão da entrada "Inversora" acaba sendo maior</p><p>do que esta, fazendo com que a saída do</p><p>operacional, caia bruscamente.</p><p>Toda vez que a tensão da entrada "Não inversora"</p><p>ultrapassar a tensão de entrada "Inversora" haverá</p><p>o aumento da tensão de saída, fazendo D1 conduzir</p><p>e mantendo essa tensão armazenada. Esse</p><p>processo é muito utilizado em indicadores de pico</p><p>de potência onde durante um tempo, ficam</p><p>armazenadas informações de onde chegou a</p><p>potência em um dado instante.</p><p>A figura 37a, mostra como ficaria a forma de onda</p><p>de entrada e a integração feita em C1.</p><p>Na figura 38, temos outro tipo de retificador de</p><p>tensão, onde o sinal manifesta-se na entrada, acima</p><p>e abaixo da referência de zero volt. Quando o sinal</p><p>na entrada IN, torna-se negativo, ou seja, cai abaixo</p><p>da massa, acaba ocorrendo uma elevação brusca</p><p>na tensão de saída, não permitindo a condução do</p><p>+</p><p>-</p><p>R2</p><p>D1</p><p>OUTIN</p><p>D2</p><p>R1</p><p>+</p><p>+</p><p>-</p><p>D1</p><p>C1</p><p>OUT</p><p>IN</p><p>+</p><p>TENSÃO INTEGRADA</p><p>EM C1</p><p>SINAL NA ENTRADA</p><p>figura 36</p><p>figura 37</p><p>figura 37a</p><p>55ELETRÔNICA FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>diodo D1, mantendo a tensão de saída em um</p><p>potencial de -0,6 volt, ficando a entrada "Inversora"</p><p>com potencial de zero volt. Logo, a forma de onda</p><p>de saída acaba apresentando variações de +12</p><p>volts até -0,6 volt, como mostra a figura 38a.</p><p>Podemos também inverter o diodo D1 (figura 39),</p><p>ficando agora a resultante invertida a anterior.</p><p>Quando a tensão na entrada IN diminuir abaixo da</p><p>massa, haverá a elevação do potencial da saída do</p><p>operacional, que subirá até + 0,6 volts, fazendo</p><p>diodo D1 conduzir e com isso mantendo a entrada</p><p>"Inversora" com um potencial "zerado". Logo em</p><p>seguida, com o aumento da tensão na entrada IN</p><p>haveria na saída do integrado uma queda de tensão</p><p>que não seria realimentada, caindo até -12 volts.</p><p>Como mostra a forma de onda da figura 39a.</p><p>Muitos</p><p>técnicos poderiam dizer que somente com o</p><p>diodo isto já seria possível, o que é verdade, mas o</p><p>sinal de saída do operacional, consegue chegar aos</p><p>extremos de tensão e mais do que isto, consegue</p><p>entregá-lo em baixa impedância, permitindo a</p><p>excitação posterior de outros estágios.</p><p>Circuito limitador</p><p>Em algumas aplicações, não podemos deixar que o</p><p>sinal amplificado ultrapassa limites adequados, o</p><p>que poderia causar problemas à equipamentos ou</p><p>outros trabalhos. Assim, de uma forma simples, um</p><p>amplificador de sinal pode incorporar um limitador</p><p>para os dois semiciclos, como mostra a figura 40.</p><p>Nesse circuito, podemos ver que além de uma</p><p>polarização convencional para a amplificação de</p><p>sinal, utilizando R 1 e R 2, temos também os dois</p><p>diodos zener´s de mesma tensão (6,2 volts), que</p><p>vão limitar a tensão máxima de saída.</p><p>Na figura 40a, mostramos uma variação de sinal de</p><p>1Vpp sendo aplicada inicialmente ao circuito</p><p>(entrada IN). Essa variação de entrada será de 0,5</p><p>volt para o potencial positivo e considerando que</p><p>deveremos manter a entrada "Inversora" em zero</p><p>volt, teremos uma queda de tensão de 0,5 volt sobre</p><p>R 1. Como o resistor R 2 é dez vezes maior do que R</p><p>1, haverá uma queda neste de 5 volts, resultando</p><p>em uma tensão de saída do operacional de -5 volts.</p><p>Podemos dizer que o diodo ZD1 estaria diretamente</p><p>polarizado, mas o diodo ZD2 não atingiu uma</p><p>tensão de ruptura zener que é de 6,2 volts, pois a</p><p>tensão sobre eles é no momento de 5 volts.</p><p>Quando sinal da entrada tornar-se em -0,5 volt,</p><p>haverá a elevação do potencial de saída para + 5</p><p>volts e apesar do diodo série ZD2 estar em</p><p>condições de condução, o diodo ZD1 não permitirá,</p><p>pois sua tensão de ruptura zener não foi atingida.</p><p>Mas, no instante de t5 a t6, nota-se que a tensão de</p><p>entrada IN atingiu um patamar de 1 volt, ou seja,</p><p>acaba criando sobre o resistor R1 queda de tensão</p><p>de um volt, visto que a tensão na entrada</p><p>"Inversora" continuará em zero volt. Deveria assim</p><p>,haver uma queda de tensão de 10 volts sobre o</p><p>+12V</p><p>-12V</p><p>D1</p><p>OUT</p><p>IN</p><p>R1</p><p>+</p><p>+12V</p><p>-0,6V</p><p>IN</p><p>OUT</p><p>+12V</p><p>-12V</p><p>D1</p><p>OUT</p><p>IN</p><p>R1</p><p>+</p><p>+12V</p><p>-0,6V</p><p>IN</p><p>OUT</p><p>figura 38</p><p>figura 38a</p><p>figura 39</p><p>figura 39a</p><p>56 ELETRÔNICA</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>resistor R2; mas não atinge esse patamar, pois a</p><p>tensão máxima possível sobre ZD1 e ZD2 é de 6,8</p><p>volts. Assim, quando a tensão da saída do</p><p>operacional, chegar -6,8 volts, os diodos acabam</p><p>conduzindo e forçando a tensão da entrada</p><p>"Inversora" a cair, o que não acaba ocorrendo, pois</p><p>a saída permanece com -6,8 volts. Na figura 40a,</p><p>podemos ver que o sinal da saída foi ceifado</p><p>quando atingiu a amplitude de -6,8 volts, impedindo</p><p>que sinal chegasse praticamente ao extremo</p><p>negativo.</p><p>O mesmo ocorre para semiciclo positivo de saída,</p><p>pois quando a tensão na entrada tender a cair a -1</p><p>volt, ocorre que a tensão de saída tenderia a subir</p><p>para + 10 volts; mas, o que ocorre é que os diodos</p><p>zener´s conduzem quando potencial de saída</p><p>chega a + 6,8 volts, mantendo a entrada "Inversora"</p><p>com zero volt de tensão.</p><p>+12V</p><p>-12V</p><p>ZD1</p><p>6,2V</p><p>ZD2</p><p>6,2V</p><p>OUT</p><p>IN</p><p>R2 100KW</p><p>R1</p><p>10KW</p><p>+</p><p>IN</p><p>OUT</p><p>+1V</p><p>-8V</p><p>+2V</p><p>-7V</p><p>+3V</p><p>-6V</p><p>+4V</p><p>-5V</p><p>+5V</p><p>-1V</p><p>-4V</p><p>+6V</p><p>-0,5V</p><p>-3V</p><p>+7V</p><p>+0,5V</p><p>-2V</p><p>+8V</p><p>+1V</p><p>-1V</p><p>anotações: _________________________________________________________________</p><p>__________________________________________________________________________</p><p>__________________________________________________________________________</p><p>__________________________________________________________________________</p><p>__________________________________________________________________________</p><p>__________________________________________________________________________</p><p>__________________________________________________________________________</p><p>__________________________________________________________________________</p><p>__________________________________________________________________________</p><p>__________________________________________________________________________</p><p>__________________________________________________________________________</p><p>figura 40</p><p>figura 40a</p><p>Atenção: após a leitura e/ou estudo detalhado desta aula, parta para a feitura dos</p><p>blocos de exercícios M4-13 à M4-16. Não prossiga para a aula seguinte sem ter</p><p>certeza que seu resultado nos blocos é acima de 85%. Lembre-se que o verdadeiro</p><p>aprendizado, com retenção das informações desta aula, somente será alcançado com</p><p>todos os exercícios muito bem feitos. Portanto, tenha paciência pois será no dia-a-dia</p><p>da feitura dos blocos alcançará um excelente nível em eletrônica.</p><p>57ELETRÔNICA FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>AULA</p><p>5</p><p>AMPLIFICADORES OPERACIONAIS - 3</p><p>Os circuitos compressores com ajuste de threshold (limiar)</p><p>Os ajustes dos compressores: threshold, ratio (faixa) e gain</p><p>Os circuitos operacionais usados em equalizadores</p><p>O equalizador gráfico GE-400 - Cygnus</p><p>Amplificadore operacional com sinais balanceados</p><p>Análise de defeitos com malhas simples e complexas</p><p>O funcionamento do KIT M4-1 detector de defeitos intermitentes</p><p>Baseado no circuito limitador visto anteriormente,</p><p>podemos criar um circuito de compressão de sinais,</p><p>para casos em que o sinal na entrada possa</p><p>aumentar bruscamente levando à saturações ou</p><p>distorções de sinais. Este processo é muito</p><p>utilizado para locutores e palestrantes que na</p><p>maioria das vezes coloca seu discurso em</p><p>determinado tom, mas de repente aumenta</p><p>bruscamente o tom de voz, causando níveis</p><p>excessivo de sinal.</p><p>A figura 1, mostra em resumo como seria um</p><p>circuito compressor, que apresenta os mesmos</p><p>diodos zener´s no circuito de realimentação</p><p>negativa, mas tendo agora em série com eles,</p><p>resistores que permitem uma atenuação dos sinais</p><p>a partir de um determinado nível, e não o seu corte</p><p>(limitador).</p><p>Para o circuito, quando o nível de sinal de saída</p><p>chegar a 6,8 volts sejam positivos ou negativos,</p><p>acaba ocorrendo que os resistores R3 e P1</p><p>entraram em paralelo com o resistor R2 e assim,</p><p>fará uma atenuação do sinal amplificado de forma</p><p>paulatina.</p><p>Para entendermos melhor o que estaria</p><p>acontecendo, vamos tomar como exemplo a figura</p><p>2, onde o trimpot P1 foi ajustado para mínima</p><p>resistência, ficando valendo para malha, somente o</p><p>resistor R 3 de 10k. Assim, se a tensão de saída</p><p>chegar a 7,5 volts (positiva ou negativa) haverá uma</p><p>queda de tensão de 0,7 volt sobre o resistor R 3 (6,8</p><p>volts sobre os diodos e 0,7V sobre o resistor), que</p><p>daria uma corrente circulante de 0,07mA, teríamos</p><p>um total de 0,14mA que deveria estar circulando por</p><p>R1 (desprezamos a corrente circulante para dentro</p><p>do operacional, pois é de alta impedância). Assim,</p><p>teríamos sobre este resistor uma queda de tensão</p><p>de 1,4V.</p><p>ZD1</p><p>6,2V</p><p>ZD2</p><p>6,2V</p><p>OUT</p><p>IN</p><p>R2 100KW</p><p>R1</p><p>10KW</p><p>R3</p><p>10KW</p><p>P1 100KW</p><p>+12V</p><p>-12V</p><p>+</p><p>ZD1</p><p>6,2V</p><p>ZD2</p><p>6,2V</p><p>OUT</p><p>IN</p><p>R2 100KW</p><p>R1</p><p>10KW</p><p>R3</p><p>10KW</p><p>P1 mínima</p><p>resistência</p><p>+12V</p><p>-12V</p><p>+</p><p>IN</p><p>OUT</p><p>+1V</p><p>-8V</p><p>+2V</p><p>-7V</p><p>+3V</p><p>-6V</p><p>+4V</p><p>-5V</p><p>+5V</p><p>-1V</p><p>-1,4V</p><p>-4V</p><p>+6V</p><p>-0,5V</p><p>-3V</p><p>+7V</p><p>+0,5V</p><p>-2V</p><p>+8V</p><p>+1V</p><p>+1,4V</p><p>-1V</p><p>CIRCUITO COMPRESSOR</p><p>figura 1</p><p>figura 2</p><p>figura 3</p><p>58 ELETRÔNICA</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>Poderíamos afirmar que para este circuito, temos</p><p>uma variação de zero a 0,7 volt (positivo ou</p><p>negativo) que acaba gerando uma amplificação de</p><p>tensão de dez vezes. Mas com o potenciômetro P1</p><p>ajustado para máxima compressão (mínima</p><p>resistência), com um incremento de tensão de</p><p>entrada de 0,7 volt (perfazendo um total de 1,4 volt</p><p>para positivo ou negativo) teríamos um acréscimo</p><p>de apenas 0,7 volt na amplitude final (6,8 volts + 0,7</p><p>volt); a partir da variação de saída em 6,8 volts, o</p><p>ganho do amplificador seria igual a 1.</p><p>Colocando agora o trimpot P1 no centro (figura 4),</p><p>teremos uma resistência equivalente para este</p><p>trimpot de 50k, que somado ao resistor R 3 acaba</p><p>gerando uma resistência em série com os diodos</p><p>zener´s de 60k.</p><p>Considerando</p><p>agora a mesma variação de tensão</p><p>de 1,4 volt (para positivo ou negativo) sobre R 1,</p><p>acabaremos por chegar a uma tensão de saída de</p><p>9,5 volts para positivo ou negativo.</p><p>Subtraindo a queda de tensão sobre o diodo ZD1 e</p><p>ZD2 que é de 6,8 volts da tensão sobre a malha que</p><p>será de 9,5 volts, teremos como resultante uma</p><p>tensão de 2,7 volts, tensão que cairá sobre o</p><p>resistor equivalente de 60k. Calculando a corrente</p><p>circulante por eles, teremos 0,045 mA que somada</p><p>a queda de tensão sobre o resistor R 2 (100k) que é</p><p>de 0,095 mA, acabaremos tendo a corrente de 0,14</p><p>mA, que circularam por R 1. Assim, enquanto na</p><p>entrada do circuito tivermos um sinal dobrando em</p><p>amplitude (0,7 volt para 1,4 volt), na saída do</p><p>operacional teremos uma variação de 6,8 volts para</p><p>9,5 volts, ou seja um aumento de somente 30% no</p><p>sinal.</p><p>Notem que apesar de realizada a compressão, não</p><p>há introdução de distorção no sinal, sendo apenas</p><p>reduzida a forma de como a realimentação negativa</p><p>é feita.</p><p>Na figura 6, vemos um circuito completo de um</p><p>compressor de sinais, onde podemos não só ajustar</p><p>ZD1</p><p>6,2V</p><p>ZD2</p><p>6,2V</p><p>OUT</p><p>IN</p><p>R2 100KW</p><p>R1</p><p>10KW</p><p>R3</p><p>10KW</p><p>P1 máxima</p><p>resistência</p><p>50kW</p><p>+12V</p><p>-12V</p><p>+</p><p>IN</p><p>OUT</p><p>+1V</p><p>-8V</p><p>-9V</p><p>-10V</p><p>+2V</p><p>-7V</p><p>+3V</p><p>-6V</p><p>+4V</p><p>-5V</p><p>+5V</p><p>-1V</p><p>-1,4V</p><p>-4V</p><p>+6V</p><p>-0,5V</p><p>-3V</p><p>+7V</p><p>+0,5V</p><p>-2V</p><p>+8V</p><p>+9V</p><p>+10V</p><p>+1V</p><p>+1,4V</p><p>-1V</p><p>OUT</p><p>OP1</p><p>OP2</p><p>OP3</p><p>IN</p><p>P3</p><p>THRESHOLD</p><p>ponto de limiar</p><p>da compressãoP2</p><p>RATIO</p><p>faixa de atuação</p><p>da compressãoP1</p><p>GAIN</p><p>ganho do</p><p>sinal de entrada</p><p>R1</p><p>R2</p><p>+</p><p>+</p><p>+</p><p>+12V</p><p>-12V</p><p>figura 4</p><p>figura 5</p><p>figura 6</p><p>3k3</p><p>10k</p><p>59ELETRÔNICA FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>o nível de início da compressão (threshold), com a</p><p>taxa de compressão (ratio), além do ganho de sinal.</p><p>Para entendermos melhor como o circuito funciona,</p><p>vamos inicialmente verificar o funcionamento do</p><p>operacional OP3, que possui o ajuste P3 e duas</p><p>saídas. Este operacional tem um funcionamento</p><p>exatamente igual ao que nós vimos até agora, a</p><p>diferença é que possui uma saída a mais que</p><p>manifesta-se de forma inversa a saída</p><p>convencional (notem que ela possui um círculo,</p><p>indicando que o sinal ou tensão está saindo de</p><p>forma invertida em relação a outra saída).</p><p>Com o trimpot P3 (threshold) ajustado para o</p><p>centro, teremos uma tensão de zero volt na entrada</p><p>"Não inversora" resultando também zero volt tanto</p><p>na saída normal quanto na saída invertida. Com o</p><p>ajuste de P3 para um potencial mais positivo,</p><p>haverá uma variação da saída do operacional de</p><p>forma inversa, permitindo assim que os diodos</p><p>conduzam quando sinal chegar a um determinado</p><p>patamar.</p><p>A faixa de compressão poderá ser ajustada pelo</p><p>potenciômetro P2 (ratio), ou seja, a partir de um</p><p>determinado nível poderemos comprimir mais ou</p><p>menos o sinal.</p><p>Finalmente temos circuito de realimentação</p><p>negativa formado pelo o operacional OP2, que ao</p><p>ajustar o potenciômetro de ganho no mínimo, não</p><p>permitirá que haja a amplificação feita pelo</p><p>operacional OP1. Apesar do circuito parecer</p><p>relativamente complexo, uma boa estudada nos</p><p>circuitos, torna-lo-á simples. Ele é muito utilizado</p><p>nos meios profissionais com o nome de</p><p>compressor/limitador.</p><p>Na figura 8, mostramos algumas características de</p><p>um compressor/limitador da YAMAHA mod.</p><p>GC2020C. Aproveitamos para relacionar o que foi</p><p>estudado em um aparelho prático.</p><p>1) EXP.GATE: com esse potenciômetro girado</p><p>totalmente em sentido anti-horário, teremos o</p><p>f u n c i o n a m e n t o d o c i r c u i t o c o m o u m</p><p>compressor/limitador convencional. A partir do</p><p>momento em que este potenciômetro é girado,</p><p>acende-se o LED indicador "gate" e o aparelho</p><p>passa a fazer a função de expansor (repõe os sinais</p><p>que foram comprimidos para suas amplitude</p><p>convencionais).</p><p>2) THRESHOLD control: Ajusta o ponto (limiar)</p><p>onde começará a atuar compressão ou limitação</p><p>dos sinais.</p><p>3) RATIO control: determinará a quantidade de</p><p>compressão aplicada ao sinal que exceder ao nível</p><p>determinado pelo controle de Threshold.</p><p>COMP</p><p>RATIO</p><p>VOLTAGE</p><p>SHIFTER</p><p>figura 7</p><p>figura 8</p><p>60 ELETRÔNICA</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>4) ATTACK control: determina o tempo que a</p><p>compressão passará a atuar, podendo ser ajustado</p><p>no mínimo com cerca de 0,2 milissegundos até</p><p>cerca de 20 milissegundos.</p><p>5) RELEASE control: determinará a velocidade</p><p>que a compressão é removida, a faixa é de 50</p><p>milissegundos até 2 segundos.</p><p>6) ajuste do nível de entrada dos sinais</p><p>7) ajuste do nível de saída dos sinais.</p><p>Os controles de ATTACK e RELEASE, não foram</p><p>comentados durante nosso estudo do circuito</p><p>compressor, mas sua atuação é simples, sendo</p><p>introduzido um circuito de retardo baseado em</p><p>capacitor (com tempo ajustado por trimpot ou</p><p>potenciômetro) para conseguir-se os tempos</p><p>indicados. Estes ajustes tornam a compreensão</p><p>mais suave evitando geração de ruídos.</p><p>A d i a g r a m a ç ã o d e b l o c o s d o</p><p>COMPRESSOR/LIMITADOR da YAMAHA</p><p>+</p><p>FILTRO</p><p>ATIVO</p><p>R1</p><p>10kW</p><p>R3</p><p>47WR2</p><p>47W</p><p>R4</p><p>10kW</p><p>C1</p><p>47pF</p><p>C2</p><p>47pF</p><p>P1</p><p>IN</p><p>OUT</p><p>R104</p><p>33kW</p><p>R102</p><p>150kW</p><p>R2x</p><p>R1x</p><p>C1x</p><p>C2x</p><p>OP2</p><p>IC103</p><p>OP1</p><p>R3</p><p>47W</p><p>R106</p><p>33kW</p><p>C103</p><p>+</p><p>+</p><p>A figura 9, mostra-nos uma célula básica de um</p><p>circuito de filtro ativo, célula esta que compõe o</p><p>equipamento chamado de equalizador. Temos no</p><p>circuito o sinal sendo injetado na entrada “não</p><p>inversora”, enquanto que na entrada “inversora” é</p><p>realimentado o sinal da saída, recebendo também</p><p>uma amostra do sinal do filtro de frequências,</p><p>circuito que dará ganho a uma determinada</p><p>frequência de ressonância.</p><p>Podemos dizer que se ajustarmos o potenciômetro</p><p>P1 para o lado esquerdo, o filtro dará ganho a uma</p><p>faixa de frequência que somando-se ao sinal</p><p>entrará na entrada “não inversora”. Ajustando-se P1</p><p>para o lado direito, o filtro será colocado</p><p>praticamente na entrada “inversora” o que causará</p><p>uma atenuação de sinais na faixa de frequência</p><p>específica dada pelo filtro.</p><p>A figura 10, mostra em detalhes como funciona o</p><p>circuito de filtro, que é construído de forma simples</p><p>através de um capacitor de acoplamento “C1x”, que</p><p>limitará a frequência máxima que será realimentada</p><p>e consequentemente amplificada. Notem que</p><p>quanto maior o valor do capacitor “C2x”, mais tempo</p><p>a entrada “não inversora” permanecerá forçando</p><p>variação de nível que terá resposta na saída.</p><p>Quanto menor o capacitor “C2x”, mais rápida será a</p><p>variação presente na entrada “não inversora”.</p><p>Com isto, o potenciômetro P1 deslocado para a</p><p>esquerda, dará ganho a uma determinada faixa,</p><p>pois o sinal normal mais o reforço entrarão na</p><p>entrada “não inversora” do OP2. Quanto mais para</p><p>a direita, mais o filtro estará na entrada da</p><p>realimentação negativa, diminuindo o nível</p><p>amplificado nesta frequência.</p><p>Na verdade, o circuito equalizador possui uma série</p><p>de bandas de a tuação com cont ro les</p><p>independentes, como podemos ver pela figura 11.</p><p>O circuito que possui ganho pouco maior que “1” é</p><p>formado pelo integrado IC103, considerando a</p><p>chave S102 fechada. Quando esta chave é</p><p>desligada, o nível de sinal sofre um aumento em</p><p>6dB ou seja, dobra de amplitude, porque acaba</p><p>entrando na malha do resistor R106 (33k).</p><p>Relembrando, dizemos que se o resistor de entrada</p><p>for igual ao resistor de realimentação, a resultante</p><p>será do dobro de tensão de saída (veja no início do</p><p>estudo dos operacionais). Notem que para cada</p><p>filtro de frequência, existe um amplificador</p><p>operacional e diferenças entre os capacitores de</p><p>acoplamento e realimentação, para que cada um</p><p>trabalhe em uma faixa específica de frequências.</p><p>Os capacitores de maior valor trabalharão nas</p><p>frequências mais baixas enquanto que os de menor</p><p>valor, em frequências mais altas.</p><p>O circuito mostrado na figura 11 é um equalizador</p><p>de muito boa qualidade, fabricado há muitos anos</p><p>pela empresa Gradiente.</p><p>O equalizador gráfico GE-400, é chamado assim,</p><p>pois os potenciômetros são do tipo slide (eixo de</p><p>correr e não girar), propiciando que seja montado</p><p>um gráfico pelo posicionamento destes</p><p>potenciômetros. Possui</p><p>10 canais, com ajustes que</p><p>vão de 32Hz até 16kHz.</p><p>OPERACIONAIS EM EQUALIZADORES</p><p>figura 9</p><p>figura 10</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>61ELETRÔNICA FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>+</p><p>+</p><p>+</p><p>+</p><p>+</p><p>+</p><p>+</p><p>+</p><p>+</p><p>+</p><p>+</p><p>-</p><p>-</p><p>-</p><p>-</p><p>-</p><p>-</p><p>-</p><p>-</p><p>-</p><p>-</p><p>-</p><p>R</p><p>1</p><p>0</p><p>5</p><p>1</p><p>k</p><p>W</p><p>R</p><p>1</p><p>0</p><p>8</p><p>1</p><p>k</p><p>W</p><p>R</p><p>11</p><p>2</p><p>1</p><p>k</p><p>W</p><p>R</p><p>1</p><p>0</p><p>6</p><p>3</p><p>3</p><p>k</p><p>W</p><p>R</p><p>1</p><p>0</p><p>4</p><p>3</p><p>3</p><p>k</p><p>W</p><p>R</p><p>1</p><p>0</p><p>1</p><p>8</p><p>k2</p><p>W</p><p>R</p><p>11</p><p>5</p><p>1</p><p>k</p><p>W</p><p>R</p><p>11</p><p>9</p><p>1</p><p>k</p><p>W</p><p>R</p><p>1</p><p>2</p><p>3</p><p>1</p><p>k</p><p>W</p><p>R</p><p>1</p><p>2</p><p>6</p><p>1</p><p>k</p><p>W</p><p>R</p><p>1</p><p>2</p><p>4</p><p>1</p><p>0</p><p>M</p><p>W</p><p>R</p><p>1</p><p>2</p><p>5</p><p>1</p><p>k</p><p>W</p><p>R</p><p>1</p><p>2</p><p>1</p><p>1</p><p>0</p><p>k</p><p>W</p><p>R</p><p>11</p><p>7</p><p>1</p><p>5</p><p>k</p><p>W</p><p>R</p><p>11</p><p>6</p><p>4</p><p>7</p><p>0</p><p>k</p><p>W</p><p>R</p><p>11</p><p>3</p><p>2</p><p>2</p><p>k</p><p>W</p><p>R</p><p>1</p><p>0</p><p>2</p><p>1</p><p>5</p><p>0</p><p>k</p><p>W</p><p>R</p><p>1</p><p>0</p><p>9</p><p>8</p><p>k2</p><p>W</p><p>D</p><p>1</p><p>0</p><p>2</p><p>D</p><p>1</p><p>0</p><p>1</p><p>R</p><p>1</p><p>2</p><p>9</p><p>1</p><p>k</p><p>W</p><p>IC</p><p>1</p><p>0</p><p>1</p><p>1</p><p>/4</p><p>6</p><p>4</p><p>H</p><p>z</p><p>1</p><p>2</p><p>5</p><p>H</p><p>z</p><p>2</p><p>5</p><p>0</p><p>H</p><p>z</p><p>5</p><p>0</p><p>0</p><p>H</p><p>z</p><p>1</p><p>k</p><p>H</p><p>z</p><p>2</p><p>k</p><p>H</p><p>z</p><p>4</p><p>k</p><p>H</p><p>z</p><p>8</p><p>k</p><p>H</p><p>z</p><p>P</p><p>1</p><p>0</p><p>2</p><p>1</p><p>0</p><p>0</p><p>k</p><p>P</p><p>1</p><p>0</p><p>3</p><p>1</p><p>0</p><p>0</p><p>k</p><p>P</p><p>1</p><p>0</p><p>4</p><p>1</p><p>0</p><p>0</p><p>k</p><p>P</p><p>1</p><p>0</p><p>5</p><p>1</p><p>0</p><p>0</p><p>k</p><p>P</p><p>1</p><p>0</p><p>6</p><p>1</p><p>0</p><p>0</p><p>k</p><p>P</p><p>1</p><p>0</p><p>7</p><p>1</p><p>0</p><p>0</p><p>k</p><p>P</p><p>1</p><p>0</p><p>8</p><p>1</p><p>0</p><p>0</p><p>k</p><p>P</p><p>1</p><p>0</p><p>9</p><p>1</p><p>0</p><p>0</p><p>k</p><p>IC</p><p>1</p><p>0</p><p>3</p><p>1</p><p>/4</p><p>S</p><p>1</p><p>0</p><p>2</p><p>(1</p><p>/3</p><p>)</p><p>S</p><p>1</p><p>0</p><p>2</p><p>(1</p><p>/3</p><p>)</p><p>L</p><p>E</p><p>D</p><p>8</p><p>0</p><p>1</p><p>V</p><p>E</p><p>R</p><p>D</p><p>E</p><p>L</p><p>E</p><p>D</p><p>8</p><p>0</p><p>2</p><p>V</p><p>E</p><p>R</p><p>M</p><p>E</p><p>L</p><p>H</p><p>O</p><p>L</p><p>E</p><p>D</p><p>1</p><p>0</p><p>1</p><p>O</p><p>V</p><p>E</p><p>R</p><p>L</p><p>O</p><p>A</p><p>D</p><p>E</p><p>Q</p><p>U</p><p>A</p><p>L</p><p>IZ</p><p>E</p><p>R</p><p>M</p><p>O</p><p>N</p><p>IT</p><p>O</p><p>R</p><p>O</p><p>F</p><p>F</p><p>O</p><p>F</p><p>F</p><p>S</p><p>1</p><p>0</p><p>3</p><p>S</p><p>1</p><p>0</p><p>4</p><p>-1</p><p>5</p><p>V</p><p>-1</p><p>5</p><p>V</p><p>+</p><p>1</p><p>5</p><p>v</p><p>O</p><p>N</p><p>O</p><p>N</p><p>S</p><p>1</p><p>0</p><p>2</p><p>(1</p><p>/3</p><p>)</p><p>IC</p><p>1</p><p>0</p><p>3</p><p>1</p><p>/4</p><p>IC</p><p>1</p><p>0</p><p>1</p><p>1</p><p>/4</p><p>IC</p><p>1</p><p>0</p><p>1</p><p>1</p><p>/4</p><p>IC</p><p>1</p><p>0</p><p>1</p><p>1</p><p>/4</p><p>IC</p><p>1</p><p>0</p><p>2</p><p>1</p><p>/4</p><p>IC</p><p>1</p><p>0</p><p>2</p><p>1</p><p>/4</p><p>IC</p><p>1</p><p>0</p><p>2</p><p>1</p><p>/4</p><p>IC</p><p>1</p><p>0</p><p>2</p><p>1</p><p>/4</p><p>C</p><p>1</p><p>0</p><p>1</p><p>2</p><p>,2</p><p>m</p><p>F</p><p>C</p><p>1</p><p>0</p><p>5</p><p>1</p><p>m</p><p>F</p><p>C</p><p>1</p><p>0</p><p>9</p><p>4</p><p>7</p><p>0</p><p>k</p><p>C</p><p>11</p><p>3</p><p>2</p><p>7</p><p>0</p><p>k</p><p>C</p><p>11</p><p>6</p><p>1</p><p>2</p><p>0</p><p>k</p><p>C</p><p>11</p><p>9</p><p>6</p><p>8</p><p>k</p><p>C</p><p>11</p><p>8</p><p>4</p><p>7</p><p>k</p><p>C</p><p>11</p><p>5</p><p>3</p><p>3</p><p>0</p><p>C</p><p>1</p><p>0</p><p>3</p><p>5</p><p>6</p><p>C</p><p>1</p><p>0</p><p>4</p><p>2</p><p>2</p><p>m</p><p>F</p><p>C</p><p>1</p><p>0</p><p>5</p><p>5</p><p>6</p><p>C</p><p>11</p><p>2</p><p>2</p><p>2</p><p>m</p><p>F</p><p>C</p><p>1</p><p>2</p><p>2</p><p>3</p><p>3</p><p>k</p><p>C</p><p>1</p><p>2</p><p>4</p><p>1</p><p>5</p><p>k</p><p>C</p><p>1</p><p>2</p><p>6</p><p>8</p><p>k</p><p>2</p><p>C</p><p>1</p><p>0</p><p>7</p><p>6</p><p>8</p><p>k</p><p>C</p><p>11</p><p>1</p><p>3</p><p>3</p><p>k</p><p>C</p><p>11</p><p>4</p><p>1</p><p>5</p><p>k</p><p>C</p><p>11</p><p>7</p><p>8</p><p>k2</p><p>C</p><p>1</p><p>2</p><p>1</p><p>3</p><p>k9</p><p>C</p><p>1</p><p>2</p><p>3</p><p>2</p><p>k</p><p>2</p><p>C</p><p>1</p><p>2</p><p>5</p><p>1</p><p>k</p><p>C</p><p>1</p><p>2</p><p>7</p><p>4</p><p>7</p><p>0</p><p>R</p><p>1</p><p>0</p><p>3</p><p>1</p><p>0</p><p>0</p><p>k</p><p>W</p><p>R</p><p>1</p><p>0</p><p>7</p><p>1</p><p>0</p><p>0</p><p>k</p><p>W</p><p>R</p><p>11</p><p>1</p><p>1</p><p>0</p><p>0</p><p>k</p><p>W</p><p>R</p><p>11</p><p>4</p><p>1</p><p>0</p><p>0</p><p>k</p><p>W</p><p>R</p><p>11</p>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4</p><p>62 ELETRÔNICAFONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>Os amplificadores operacionais são excelentes</p><p>amplificadores e desbalanceadores para sinais</p><p>balanceados. Os sinais balanceados (simétricos) foram</p><p>estudados na aula anterior desta apostila, e vimos que</p><p>eles são melhores processados devido ao baixo nível de</p><p>ruído a que eles são suscetíveis.</p><p>Como os amplificadores operacionais são basicamente</p><p>formados por amplificadores diferenciais, poderá</p><p>processar sinais balanceados, seja como amplificador</p><p>normal ou amplificador inversor, podendo inclusive</p><p>somar os sinais balanceados, gerando na saída um</p><p>sinal desbalanceado com as mesmas informações</p><p>contidas no sinal balanceado, vamos observar o circuito</p><p>da figura 12.</p><p>Neste circuito temos uma bobina móvel (de um</p><p>microfone por exemplo) ligada na entrada de um</p><p>operacional.</p><p>Em um transformador, o sinal da bobina é balanceado,</p><p>sendo que na parte de baixo o sinal estará em fase, e na</p><p>parte de cima em contra-fase (invertido 180°); o sinal em</p><p>fase será captado pela entrada não inversora e será</p><p>amplificado na saída do operacional; já o sinal em</p><p>contra-fase será captado pela entrada inversora, e este</p><p>será amplificado com inversão de fase, e como ele está</p><p>com 180° de defasagem, passará a ter a mesma fase do</p><p>outro sinal que está com zero grau (internamente no</p><p>operacional). Com isso os dois sinais serão somados,</p><p>gerando apenas um sinal amplificado em fase e</p><p>desbalanceado na saída do operacional.</p><p>Com isto o amplificador operacional é largamente usado</p><p>em circuitos balanceados, desde os pré-amplificadores</p><p>até os amplificadores e desbalanceadores. Ele também</p><p>é muito usado em circuitos de audio profissional, onde</p><p>os sinais são processados e transmitidos em fase e</p><p>contra-fase (sinais balanceados) para minimizar a</p><p>incidência de ruídos.</p><p>A seguir, vamos analisar um circuito que pertence a uma</p><p>mesa de som (MIX) da SSL, que é uma das maiores</p><p>empresas do mundo em equipamentos de áudio</p><p>profissional.</p><p>O circuito em questão é um amplificador de microfone,</p><p>sendo considerado apenas um canal (neste modelo de</p><p>mesa, temos 30 amplificadores de microfone). O circuito</p><p>completo deste amplificador pode ser visto na figura 13,</p><p>cujo funcionamento mostraremos a seguir.</p><p>O sinal captado pelos microfones (um para cada canal)</p><p>adentra a mesa em três vias, e será conectado ao</p><p>circuito amplificador através de capacitores para as</p><p>entradas (+) e (-) e diretamente na referência (terra).</p><p>O sinal em fase (+) passará pelo filtro formado por L2 e</p><p>C70 e polarizará a base do transistor TR5-1, o sinal</p><p>“saírá” invertido (180°) em seu coletor, indo diretamente</p><p>para o amplificador operacional IC29; este amplificador</p><p>está configurado como amplificador inversor, e sua</p><p>realimentação negativa é feita pelo próprio transistor</p><p>AMPLIFICADOR OPERACIONAL COM SINAIS BALANCEADOS</p><p>R105</p><p>4k</p><p>R57</p><p>100</p><p>R122</p><p>100k</p><p>R78</p><p>100k</p><p>VR3</p><p>2k5</p><p>27</p><p>VR3</p><p>2k5</p><p>39k</p><p>R123</p><p>6k8</p><p>R119</p><p>470k</p><p>R121</p><p>6k8</p><p>R84</p><p>6k8</p><p>R83</p><p>6k8</p><p>R76</p><p>47</p><p>R79</p><p>180k R81</p><p>47k</p><p>R115</p><p>1k</p><p>R116</p><p>4k7</p><p>R117</p><p>47k</p><p>R112</p><p>10k</p><p>R69</p><p>4k</p><p>R75</p><p>200</p><p>R73</p><p>1k</p><p>R72</p><p>100k</p><p>R108</p><p>100k</p><p>R109</p><p>1k</p><p>R110</p><p>200</p><p>R114</p><p>180k</p><p>R77</p><p>47</p><p>C68</p><p>22F</p><p>C56</p><p>100pF</p><p>C55</p><p>470kpF</p><p>C64</p><p>470kpF</p><p>C38</p><p>470kpF</p><p>C39</p><p>470kpF</p><p>C72</p><p>10F</p><p>C52</p><p>220F</p><p>C61</p><p>100pF</p><p>C59</p><p>470pF</p><p>C83</p><p>470pF</p><p>C58</p><p>330pF</p><p>C82</p><p>330pF</p><p>C86</p><p>100pF</p><p>C630</p><p>100kpF</p><p>C85</p><p>100kpF</p><p>C45</p><p>100kpF</p><p>C84</p><p>2F</p><p>��</p><p>C62</p><p>220F</p><p>C69</p><p>2,2F</p><p>C70</p><p>100pF</p><p>R79</p><p>4k7</p><p>R80</p><p>1k</p><p>R82</p><p>470k</p><p>R118</p><p>470k</p><p>R113</p><p>4k2</p><p>L2</p><p>15 H</p><p>L1</p><p>15 H</p><p>-15V</p><p>-15V</p><p>+15V</p><p>+15V</p><p>-18V</p><p>-18V</p><p>+18V</p><p>IC29</p><p>5534AN</p><p>IC30</p><p>5534AN</p><p>IC21</p><p>5534AN</p><p>+</p><p>+</p><p>+</p><p>-</p><p>-</p><p>-</p><p>+18V</p><p>-18V</p><p>IC23</p><p>5534AN</p><p>+</p><p>-IC22</p><p>5534AN</p><p>+</p><p>-</p><p>-18V</p><p>OUT</p><p>IN +</p><p>IN -</p><p>+</p><p>-IC31/1</p><p>IL852</p><p>+</p><p>-IC31/2</p><p>IL852</p><p>AMPLIFICADOR DE MICROFONE DO MIX SSL</p><p>TR5-1</p><p>MAT 62</p><p>TR5-2</p><p>MAT 62</p><p>R3</p><p>100kWR1</p><p>1kW</p><p>R2</p><p>1kW</p><p>R4</p><p>100kW</p><p>+</p><p>+</p><p>-</p><p>microfone</p><p>ou captador</p><p>magnético</p><p>figura 12</p><p>figura 13</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>63ELETRÔNICA FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>TR5-1. O sinal depois que sai do amplificador IC29 terá</p><p>sua fase restaurada voltando a ter 0°, e passará por C84</p><p>desacoplando seu nível DC, indo para outro operacional</p><p>(IC30), que está configurado como amplificador não</p><p>inversor, cuja realimentação negativa é feita por R115.</p><p>O sinal que sai do amplificador operacional IC30 ainda</p><p>está com a mesma fase do sinal inicial (sinal + em 0°), e</p><p>daí entrará no operacional IC21, que está configurado</p><p>como um amplificador somador, com realimentação</p><p>negativa feita por R84; este operacional irá somar o</p><p>sinal da entrada não inversora (o sinal +) com o sinal da</p><p>entrada inversora (o sinal -), só que este será invertido</p><p>(interno ao IC21) ficando em fase com o sinal anterior.</p><p>Teremos então na saída do IC21 o sinal amplificado,</p><p>somado e desbalanceado, com poder de corrente</p><p>suficiente para receber efeitos (compressor),</p><p>equalizações pela mesa ou ainda ser gravado em fita.</p><p>O sinal (-) que está em contra-fase (180°) passará por</p><p>um circuito idêntico ao do sinal (+); ou seja primeiro pelo</p><p>filtro (L1 e C56) depois por TR5-2, indo para o</p><p>amplificador inversor IC22, daí para o IC 23 e finalmente</p><p>será somado, com inversão de fase, no IC 21.</p><p>Neste circuito (figura 13) restam ainda dois</p><p>operacionais, sendo estes o IC 31/1 e o IC 31/2.</p><p>O operacional IC 31/2 tem a função de manter o 1/2 Vcc</p><p>de saída em 0 volt, fazendo uma espécie de</p><p>realimentação com a tensão de saída, que caso fique</p><p>diferente de zero volt, irá fazer a com que a saída deste</p><p>operacional aumente (ou diminua a polarização do</p><p>operacional IC 21). Portanto o operacional IC 31/2</p><p>apesar de aparentar a configuração de comparador de</p><p>tensão, também tem uma realimentação negativa</p><p>formada pelo próprio circuito do amplificador, mantendo</p><p>suas entradas em 0 volt.</p><p>O operacional IC 31/1 tem uma função parecida à do IC</p><p>31/2, só que</p><p>ela é manter a simetria entre os sinais (+) e</p><p>(-). Uma amostra do sinal (+) irá para a entrada</p><p>inversora do IC 31/1, através de R118; e uma amostra</p><p>do sinal (-) irá para a entrada não inversora por R82.</p><p>Caso um dos sinais (+ ou -) tenha sua amplitude maior</p><p>que outro, a saída do operacional IC 31/2 irá polarizar o</p><p>IC 23 com maior ou menor tensão, equilibrando o ganho</p><p>dos sinais; isto garantirá que os dois sinais sejam</p><p>amplificados por igual, independente do ganho dos</p><p>transistores ou dos operacionais, mantendo-os</p><p>completamente balanceados.</p><p>Este é um amplificador profissional de alta performance</p><p>e de baixo ruído, que garante na saída um sinal</p><p>desbalanceado sem distorção; ele é apenas um circuito</p><p>entre muitos que utilizam operacionais com sinais</p><p>balanceados.</p><p>Para analisarmos circuitos com amplificadores</p><p>operacionais, deve-se primeiramente separar o circuito</p><p>em partes, sendo cada parte formada por um</p><p>amplificador operacional; depois podemos analisar</p><p>cada operacional separado do outro.</p><p>Um amplificador operacional pode estar trabalhando na</p><p>região linear ou na região não linear; na região não</p><p>linear o operacional trabalha comparando suas</p><p>entradas, e sua saída estará cortada com -B ou</p><p>saturada com +B. Já na região linear o operacional</p><p>poderá ter na saída qualquer tensão entre -B e +B, mas</p><p>suas entradas, obrigatoriamente, deverão ter a mesma</p><p>tensão; facilitando a análise de defeitos através do</p><p>circuito “série” formado pela realimentação negativa.</p><p>Vamos analisar 2 circuitos com defeito, formados por</p><p>operacionais, para exemplificarmos a análise de</p><p>defeitos. O primeiro circuito é mostrado da figura 14.</p><p>Neste circuito, temos um amplificador operacional com</p><p>realimentação negativa, indicando que ele deve estar</p><p>trabalhando na região linear; as entradas inversora e</p><p>não inversora deveriam apresentar a mesma tensão, e a</p><p>tensão de saída deveria estar entre +B e -B.</p><p>Verificando as tensões nas entradas, podemos</p><p>perceber que elas estão diferentes, e a tensão de saída</p><p>(+15V) é igual a tensão de +B. Isto só deveria ocorrer se</p><p>o operacional estivesse “saturado”, e para isso a tensão</p><p>da entrada não inversora deve ser maior que a tensão</p><p>da entrada inversora. Comparando a tensão da entrada</p><p>não inversora (2,3V) podemos realmente confirmar que</p><p>ela é maior que a tensão da entrada inversora (2,1V),</p><p>justificando a tensão de saída, levando a conclusão que</p><p>o operacional DEVE estar “bom”.</p><p>Devido a realimentação as tensões de entrada</p><p>deveriam ser as mesmas, já que isso não está</p><p>ocorrendo vamos analisar o circuito correspondente a</p><p>realimentação, como é mostrado na figura 15.</p><p>Neste circuito temos R2 e R3 formando um circuito</p><p>“série”, e de acordo com as proporções de suas</p><p>resistências comparado com as quedas de tensões</p><p>sobre eles, podemos concluir que R3 está alterado, ou o</p><p>resto do circuito (operacional) está desviando corrente</p><p>de R2, pela entrada inversora; portanto outra</p><p>possibilidade de defeito seria uma fuga interna do</p><p>operacional, apesar de ser pouco provável.</p><p>Na figura 16, temos outro circuito com defeito, só que</p><p>neste caso o operacional não tem realimentação, e</p><p>portanto está trabalhando como comparador de tensão.</p><p>O operacional tem na sua entrada inversora uma tensão</p><p>maior que da entrada não inversora, justificando a</p><p>tensão de saída em 0 volt (-B), mas se olharmos com</p><p>atenção veremos que sobre R1 existe uma queda de</p><p>ANÁLISE DE DEFEITOS</p><p>R1</p><p>10kW</p><p>R2</p><p>10kW</p><p>R3</p><p>40kW</p><p>+15V</p><p>-15V</p><p>2,3V2,3V</p><p>2,1V</p><p>15V</p><p>figura 14</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>64 ELETRÔNICAFONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>tensão de 2V (figura 16); isto não deveria ocorrer, já que</p><p>as entradas do operacional são de alta impedância e</p><p>portanto as correntes circulantes normalmente são</p><p>abaixo de 1mA.</p><p>Podemos com isso concluir que o operacional deve</p><p>estar com uma fuga interna, aumentando o consumo de</p><p>corrente ou R1 está muito alterado (resistência acima</p><p>de 10MW) provocando esta queda de tensão (figura 17);</p><p>sem este problema a entrada não inversora teria os</p><p>mesmos 8,5V que “entra” no circuito e na saída do</p><p>operacional teríamos +15V (+B).</p><p>Destes dois exemplos podemos resumir a análise de</p><p>defeitos em 2 partes:</p><p>1° Se o operacional tiver sua saída compatível com as</p><p>entradas provavelmente ele estará “bom” e o defeito</p><p>estará nos componentes externos (resistores,</p><p>capacitores, etc.).</p><p>Exemplo: tensão de saída igual a 3V (+B =10V) e suas</p><p>entradas estão com a mesma tensão de 2V cada.</p><p>2° Se a saída não for compatível com suas entradas o</p><p>defeito certamente será o operacional.</p><p>Exemplo: tensão de saída igual a 2V (+B =10V) e sua</p><p>entrada inversora tem 2V e a não inversora 5V.</p><p>Ficou claro nos exemplos que estudamos que a análise</p><p>de defeitos se baseia quase que totalmente na lógica e</p><p>não existe uma “receita” de análise, e sim o estudo das</p><p>tensões e sinais do circuito, para podermos aplicar</p><p>nossa teoria, e chegarmos ao componente defeituoso.</p><p>Nos circuitos das figuras 18a, 18b e 18c, temos três</p><p>defeitos propostos, cuja resposta é colocada abaixo.R2</p><p>10kW</p><p>R3</p><p>40kW</p><p>2,1V</p><p>0V</p><p>15V</p><p>2,1V</p><p>1X</p><p>6X</p><p>12,9V</p><p>=1X</p><p>=4X</p><p>R3</p><p>alterado</p><p>R1</p><p>10kW</p><p>R2</p><p>1kW</p><p>+15V</p><p>7V</p><p>8,5V</p><p>8,5V</p><p>7V 7V</p><p>6,5V</p><p>0V</p><p>R1 muito</p><p>alterado</p><p>operacional</p><p>com fuga</p><p>R1</p><p>R2</p><p>+15V</p><p>7V</p><p>8,5V</p><p>7V</p><p>6,5V</p><p>0V</p><p>2V</p><p>R1</p><p>10kW</p><p>R2</p><p>10kW</p><p>R3</p><p>40kW</p><p>+10V</p><p>-8V</p><p>3V3V</p><p>0V</p><p>10V</p><p>R1</p><p>10kW</p><p>R2</p><p>10kW</p><p>R3</p><p>22kW</p><p>+8V</p><p>-8V</p><p>2V2V</p><p>2V</p><p>2,2V</p><p>R1</p><p>10kW</p><p>R2</p><p>10kW</p><p>R3</p><p>10kW</p><p>+15V</p><p>+6V</p><p>8V8V</p><p>7,5V</p><p>15V</p><p>18a) R3 aberto: vemos que a tensão na entrada “não inversora”</p><p>está com +3V, que deve elevar a tensão de saída, de forma a</p><p>colocar a mesma tensão na entrada “inversora”. Mas vemos</p><p>que a entrada “inversora” não alterou sua tensão, mantendo-se</p><p>em zero volt. Como a tensão de saída foi para 10V e no centro</p><p>do divisor de tensão está com zero volt. Já podemos afirmar que</p><p>R3 está aberto.</p><p>18b) R2 alterado: Neste circuito, vemos que a entrada “não</p><p>inversora”, recebe uma tensão de 2V, produzindo na</p><p>realimentação negativa a mesma tensão, que está correto. Mas</p><p>comparando os resistores R3 e R3, vemos que R3 é pouco</p><p>maior que o dobro de R2, devendo manifestar pouco mais do</p><p>dobro da tensão que cai sobre R2 (2V). Assim, podemos afirmar</p><p>que R2 sofreu uma alteração para 220k (10 vezes mais que R3).</p><p>18c) Sem defeito: neste circuito vemos que a tensão de entrada</p><p>encontra-se com +8V, o que deveria fazer a tensão do pino de</p><p>realimentação negativa ficar a mesma. Vemos que na saída do</p><p>operacional, a tensão é de +15V, tensão esta que alcançou a</p><p>máxima tensão da fonte. Considerando que R3 e R2 são do</p><p>mesmo valor, a tensão entre os resistores deverá ser de 7,5V,</p><p>como está ocorrendo. Assim, podemos afirma que o circuito não</p><p>possui problemas, sendo que a tensão de entrada está acima</p><p>do ponto de variação máxima possível.</p><p>figura 15</p><p>figura 16</p><p>figura 17</p><p>figura 18a</p><p>figura 18b</p><p>figura 18c</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>65ELETRÔNICA FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>No circuito de pré-amplificador de microfone,</p><p>podemos ver que a tensão de base de TR5-1 e</p><p>TR5-2, está com -0,5V, um pouco negativa, o que</p><p>está correto, visto que as bases estão polarizadas</p><p>por R106 e R78 (100k cada), para a massa. Assim,</p><p>os emissores deverão ser polarizados para o</p><p>potencial negativo, que é feito pelas saídas dos</p><p>operacionais IC29 e IC22 que estão com tensões de</p><p>-2,5V em suas saídas.</p><p>Até aqui, todas as polarizações estão corretas,</p><p>tanto na malha de amplificação do sinal em fase,</p><p>quanto na malha amplificadora de baixo, que o</p><p>amplifica em contra-fase.</p><p>Tomando como base as tensões das entradas “não</p><p>inversoras” dos IC29 e IC22, onde temos 12,6V e</p><p>considerando que os transistores TR5-1 e TR5-2</p><p>inicialmente estão cortados, teremos 18V nos</p><p>coletores, garantindo à entradas “inversoras” uma</p><p>tensão mais alta. Assim, as saídas dos</p><p>operacionais, ficam com tensão negativa,</p><p>polarizando os emissores dos transistores com</p><p>-1,1V, fazendo a tensão de coletor cair até que fique</p><p>com a mesma tensão da entrada “não inversora”.</p><p>Lembramos que os sinais na saída de</p><p>IC29 e IC22</p><p>são os mesmos, mas estão em contra-fase, com</p><p>uma tensão média DC de -2,5V. Eles prosseguem</p><p>com esta tensão DC desacoplada pelo capacitores</p><p>C84 e C68. Entrando agora no IC30 e IC23 com</p><p>tensão DC de zero volt. Vemos que a saída dos</p><p>operacionais apresentam tensões de zero volt,</p><p>indicando que até aqui também tudo está normal.</p><p>Vemos que os resistores de realimentação desta</p><p>malha é de 1k, temos resistores de 47k à massa,</p><p>significando que o ganho de tensão destes</p><p>integrados são unitários, mas com alto ganho de</p><p>corrente da entrada para a saída.</p><p>Chegamos então ao IC21, onde agora os sinais</p><p>amplificados em fase e contra-fase entrarão nas</p><p>entradas “não inversora” e “ inversora”</p><p>respectivamente, para que se tornem um único</p><p>sinal com a mesma fase do sinal que entra em fase</p><p>(na entrada “não inversora”). Mas aqui temos</p><p>tensões bem fora do normal, ou seja, deveríamos</p><p>ter zero volt nas entradas e a mesma tensão na</p><p>saída. Mas, encontramos +18V na saída.</p><p>Observando a tensão entre os resistores de</p><p>realimentação R84 e R83, está com +9V, que está</p><p>normal para a tensão de saída. Esta tensão de +9V</p><p>também vai até a entrada “inversora” do IC21, que</p><p>sendo maior do que a tensão presente na entrada</p><p>“não inversora” com -0,5V, deveria fazer a tensão de</p><p>saída do operacional cair, o que não está</p><p>acontendo. Veja que a tensão muito alta na saída do</p><p>IC21, vai até a entrada “inversora” do IC31/2,</p><p>levando a saída desta e uma tensão muito negativa</p><p>na saída com -15V, visando obrigar o integrado</p><p>IC21 a voltar para uma tensão de zero volt na saída.</p><p>Desta forma, já podemos afirmar que está havendo</p><p>um curto da saída para a alimentação positiva no</p><p>integrado IC21.</p><p>ANÁLISE DE DEFEITOS MAIS COMPLEXA</p><p>figura 19</p><p>R105</p><p>4k</p><p>R57</p><p>100</p><p>R122</p><p>100k</p><p>R78</p><p>100k</p><p>VR3</p><p>2k5</p><p>27</p><p>VR3</p><p>2k5</p><p>39k</p><p>R123</p><p>6k8</p><p>R119</p><p>470k</p><p>R121</p><p>6k8</p><p>R84</p><p>6k8</p><p>R83</p><p>6k8</p><p>R76</p><p>47</p><p>R79</p><p>180k R81</p><p>47k</p><p>R115</p><p>1k</p><p>R116</p><p>4k7</p><p>R117</p><p>47k</p><p>R112</p><p>10k</p><p>R69</p><p>4k</p><p>R75</p><p>200</p><p>R73</p><p>1k</p><p>R72</p><p>100k</p><p>R108</p><p>100k</p><p>R109</p><p>1k</p><p>R110</p><p>200</p><p>R114</p><p>180k</p><p>R77</p><p>47</p><p>C68</p><p>C56</p><p>100pF</p><p>C55</p><p>470kpF</p><p>C64</p><p>470kpF</p><p>C38</p><p>470kpF</p><p>C39</p><p>470kpF</p><p>C72</p><p>10 F</p><p>C52</p><p>220 F</p><p>C61</p><p>100pF</p><p>C59</p><p>470pF</p><p>C83</p><p>470pF</p><p>C58</p><p>330pF</p><p>C82</p><p>330pF</p><p>C86</p><p>100pF</p><p>C630</p><p>100kpF</p><p>C85</p><p>100kpF</p><p>C45</p><p>100kpF</p><p>C84</p><p>F</p><p>C62</p><p>220 F</p><p>C69</p><p>2,2 F</p><p>C70</p><p>100pF</p><p>R79</p><p>4k7</p><p>R80</p><p>1k</p><p>R82</p><p>470k</p><p>R118</p><p>470k</p><p>R113</p><p>4k2</p><p>L2</p><p>15 H</p><p>L1</p><p>15 H</p><p>+18V</p><p>-18V</p><p>-15V</p><p>-15V</p><p>+15V</p><p>+15V</p><p>-18V</p><p>-18V</p><p>+18V</p><p>IC29</p><p>5534AN</p><p>IC30</p><p>5534AN</p><p>IC23</p><p>5534AN</p><p>IC21</p><p>5534AN</p><p>IC22</p><p>5534AN</p><p>+</p><p>+</p><p>+</p><p>+</p><p>+</p><p>+</p><p>+</p><p>-</p><p>-</p><p>-</p><p>-</p><p>-</p><p>-</p><p>-</p><p>-18V</p><p>OUT</p><p>IN +</p><p>IN -</p><p>IC31/1</p><p>IC31/2</p><p>IL852</p><p>IL852</p><p>TR5-1</p><p>MAT 62</p><p>TR5-2</p><p>MAT 62</p><p>0V</p><p>0V</p><p>0V</p><p>0V</p><p>0V</p><p>-15V</p><p>0V</p><p>0V</p><p>0V</p><p>0V</p><p>-0,5V</p><p>9V</p><p>+18V</p><p>18V</p><p>0V</p><p>-0, V</p><p>-0,1V</p><p>-0,7V</p><p>-0,7V</p><p>12,6V12,6V</p><p>-2V</p><p>-2V</p><p>12,6V</p><p>12,6V</p><p>12,6V</p><p>m</p><p>m</p><p>m</p><p>m</p><p>m</p><p>W</p><p>W</p><p>W</p><p>W</p><p>W</p><p>W</p><p>W</p><p>W</p><p>W</p><p>W</p><p>W</p><p>W</p><p>W</p><p>W</p><p>W</p><p>W</p><p>W</p><p>W W</p><p>W</p><p>W</p><p>W</p><p>W</p><p>W</p><p>W</p><p>W</p><p>W</p><p>2,2</p><p>2,2 F</p><p>-0,5V</p><p>-0,5V</p><p>-1,1V</p><p>-1,1V</p><p>-2,5V</p><p>-2,5V</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>66 ELETRÔNICAFONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>KIT M4-1 DETECTOR DE DEFEITOS INTERMITENTES</p><p>Na página seguinte, apresentamos o diagrama</p><p>esquemático completo do KIT M4-01, que é o detector de</p><p>defeitos intermitentes (figura 25), montagem muito</p><p>interessante para detectar defeitos que somente ocorrem</p><p>em dadas circunstâncias não previsíveis.</p><p>O circuito é composto de um amplificador de sinal, ou</p><p>reforçador inicial, sendo este o responsável por distribuir o</p><p>sinal analisado para mais 3 malhas, que detectarão se o</p><p>sinal aumenta ou diminui, se o nível DC do sinal cai ou ainda</p><p>aumenta.</p><p>Quando o detector é bem calibrado - veremos isso mais</p><p>tarde, quando ocorrer o problema, haverá uma indicação</p><p>visual que ficará memorizada ou ainda um sinal de uma</p><p>pequena sirene que alertará o técnico que o defeito</p><p>ocorreu.</p><p>Vamos inicialmente analisar as áreas do detector de forma</p><p>separada, para que tenhamos uma idéia precisa de seu</p><p>funcionamento.</p><p>OS INTEGRADOS LM339 E LM324</p><p>O integrado LM339, faz parte da família dos integrados</p><p>LM139, LM239. Todos possuem 4 amplificadores</p><p>operacionais internos e entre eles há pequenas diferenças</p><p>de ganho para os sinais de entrada. Veja a diagramação</p><p>interna deste integrado pode ser vista na figura 20.</p><p>Podemos destacar que as saídas de cada um dos</p><p>operacionais, possuem transistores NPN ligados ao</p><p>potencial negativo, sendo seus coletores ligados</p><p>diretamente ao pino de saída, obrigando que se tenha um</p><p>resistor PULL-UP na parte externa do integrado, para que</p><p>haja potencial positivo. Veja o</p><p>destaque disso na figura 21.</p><p>Temos também o integrado</p><p>LM324, que faz parte da linha</p><p>LM124, LM224, que possuem</p><p>c a r a c t e r í s t a s m u i t o</p><p>semelhantes, difererindo</p><p>a p e n a s p o r p e q u e n a s</p><p>diferenças de ganho para os</p><p>sinais de entrada. Veja na figura 22, a diagramação interna</p><p>do integrado com os 4 amplificadores operacionais.</p><p>A grande diferença entre os operacionais dentro do</p><p>integrado LM339 e LM324, é que o LM324, possui uma</p><p>saída Hi e Low, ou alta e baixa, não sendo necessário na</p><p>saída dos operacionais o resistor PULL-UP, como mostra a</p><p>diagramação na figura 21.</p><p>Em utilização em projetos, podemos dizer que se</p><p>quisermos acionar cargas com potencial negativo, não</p><p>havendo necessidade de corrente alta no potencial</p><p>positivo, utilizamos o integrado LM339. Mas se o projeto</p><p>necessitar de fortes correntes tanto no sentido da massa</p><p>como para o potencial positivo, devemos usar o LM324.</p><p>O projeto de nosso detector de defeitos intermitentes, exige</p><p>saída Hi e Low, sendo necessária a utilização do LM324.</p><p>O FUNCIONAMENTO DO DETECTOR DE DEFEITOS</p><p>INTERMITENTES</p><p>O REFORÇADOR DO SINAL DE ENTRADA</p><p>Na figura 24, podemos ver o circuito de entrada, onde</p><p>temos R1 com 1k, o potenciômetro RV1 de 1M e o R2 de</p><p>10k. Podemos dizer que ao ajustarmos o potenciômetro</p><p>para cima, praticamente não teremos atenuação no sinal na</p><p>entrada; mas quando o ajustamos para baixo, haverá uma</p><p>atenuação de cerca de 100 vezes na amplitude (ver os</p><p>valores dos resistores e potenciômetro).</p><p>Os diodos D1 e D2, protegem a entrada do integrado contra</p><p>níveis excessivos do sinal na entrada.</p><p>Como temos uma realimentação da saída para a entrada</p><p>“inversora” feita pelo resistor R3, sem resistor para a</p><p>massa, haverá ganho unitário, mas com grande</p><p>capacidade de corrente. Assim, o sinal que sai do pino 1 do</p><p>integrado é levado à três malhas independentes.</p><p>figura 20</p><p>figura 21</p><p>figura 22</p><p>figura 23</p><p>figura 24</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>67ELETRÔNICA FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>KIT M4-1 DETECTOR DE DEFEITOS INTERMITENTES</p><p>figura 25</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>68 ELETRÔNICAFONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>DETECÇÃO DE NÍVEL DE TENSÃO POSITIVA MÁXIMA.</p><p>O sinal após reforçado chegará ao resistor R4, cuja</p><p>variação DC, será comparada com a tensão presente no</p><p>pino 4 do integrado, como mostra a figura 26.</p><p>Se RV2, está na posição central, a tensão do pino 4 no</p><p>intregrado será de zero volt. Toda a vez que a tensão do</p><p>pino 5 ultrapassar zero volt, a tensão de saída (pino 2)</p><p>subirá, acendendo o LED e excitando o circuito de disparo</p><p>seguinte.</p><p>Assim, o ajuste de RV2, deverá ser feito observando o</p><p>LED5, ou seja, deve ser ajustado até que o LED5 não</p><p>acenda mais. Após o circuito deve ser RESETADO, como</p><p>falaremos adiante.</p><p>Toda vez que o pino 2 do integrado U1B sobe, haverá a</p><p>excitação do circuito seguinte, via D8, que terá uma tensão</p><p>integrada em C6, que ao chegar em 0,6V, polarizará Q1 e</p><p>este por sua vez polarizará Q4, que acenderá o LED D10.</p><p>Mesmo que a tensão do pino 2 do operacional caia, o</p><p>circuito disparado (Q1 e Q4) manter-se-a polarizado e com</p><p>o LED D10 aceso.</p><p>DETECÇÃO DE NÍVEL DE TENSÃO NEGATIVA</p><p>MÁXIMA.</p><p>O mesmo sinal que chegou ao resistor R4, chega também</p><p>ao resistor R5 cuja variação DC, será comparada com a</p><p>tensão presente no pino 9 do integrado, como mostra a</p><p>figura 27.</p><p>Se RV3, está na posição central, a tensão do pino 9 no</p><p>intregrado será de zero volt. Toda a vez que a tensão do</p><p>pino 8 cair abaixo de zero volt, a tensão de saída (pino 14)</p><p>subirá,</p><p>acendendo o LED e excitando o circuito de disparo</p><p>seguinte.</p><p>Assim, o ajuste de RV3, deverá ser feito observando o</p><p>LED6, ou seja, deve ser ajustado até que o LED6 não</p><p>acenda mais. Após o circuito deve ser RESETADO, como</p><p>falaremos adiante.</p><p>Como dissemos anteriormente, quando picos negativos do</p><p>sinal de entrada, ultrapassar o nível ajustado, haverá</p><p>disparo do circuito Q2/Q5, que acenderá o LED11 que</p><p>manter-se-a aceso.</p><p>DETECÇÃO DE NÍVEL DO SINAL EM VOLTS PICO A</p><p>PICO.</p><p>O sinal presente na entrada de nosso circuito, sendo</p><p>reforçado pelo primeiro operacional, tem agora seu nível</p><p>DC desacoplado pelo capacitor C1, passando somente as</p><p>variações pico-a-pico, sendo estas retificadas e filtradas</p><p>em C2. Esta tensão será comparada com a tensão</p><p>presente em RV4, de forma que o sinal da entrada</p><p>“inversora” deverá ser maior do que da entrada “não</p><p>inversora”, ficando uma tensão negativa na saída do</p><p>operacional. Caso o sinal de entrada caia de amplitude por</p><p>algum problema, acionará o alarme ou a indicação do</p><p>problema.</p><p>Como dissemos anteriormente, quando picos negativos e</p><p>positivos caírem abaixo do nível ajustado, haverá disparo</p><p>do circuito Q3/Q6, que acenderá o LED12 que manter-se-a</p><p>aceso.</p><p>CIRCUITO DE ALARME OU INDICAÇÃO VISUAL</p><p>Quando um dos três circuitos de detecção de nível de maior</p><p>tensão, menor tensão ou de menor sinal pico-a-pico, for</p><p>acionado, haverá nível baixo no lado direito do resistor R35,</p><p>que polarizará o transistor Q13, sendo que este levará</p><p>polarização a um multivibrador astável, formado por Q11 e</p><p>Q10 e estes acionarão Q12 que levará o sinal para o falante</p><p>LS1. Caso o técnico não deseje a indicação de disparo</p><p>sonoro, poderá optar em mudar a chave SW2 para cima,</p><p>ocorrendo apenas uma indicação visual.</p><p>Tivemos aqui apenas um resumo do funcionamento do</p><p>detector de defeitos intermitentes. A aplicação prática do</p><p>circuito fechará o ciclo do entendimento do sistema.</p><p>figura 26</p><p>figura 27</p><p>figura 28</p><p>figura 29</p><p>Atenção: após a leitura e/ou estudo detalhado desta aula, parta para a feitura dos</p><p>blocos de exercícios M4-17 à M4-20. Não prossiga para a aula seguinte sem ter</p><p>certeza que seu resultado nos blocos é acima de 85%. Lembre-se que o verdadeiro</p><p>aprendizado, com retenção das informações desta aula, somente será alcançado com</p><p>todos os exercícios muito bem feitos. Portanto, tenha paciência pois será no dia-a-dia</p><p>da feitura dos blocos alcançará um excelente nível em eletrônica.</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>69ELETRÔNICA FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>AULA</p><p>6</p><p>VÁLVULAS TERMOIÔNICAS</p><p>Teoria geral - a diagramação da válvula diodo</p><p>A polarização da válvula - a válvula triodo</p><p>A amplificação de sinais e inversão de fase na válvula</p><p>Amplificador classe A e o amplificador PUSH-PULL valvulado</p><p>A válvula tétrodo e a válvula pentodo</p><p>O amplificador PUSH-PULL completo</p><p>Análise de defeitos com circuitos valvulados</p><p>VÁLVULAS TERMOIÔNICAS - teoria geral</p><p>A válvula termoiônica, é um dispositivo de retificação e</p><p>amplificação de sinais ou tensões e é utilizada até os dias</p><p>de hoje em aplicações de áudio profissional e sistemas</p><p>de transmissão de RF. Infelizmente, tem sua vida pré-</p><p>determinada, devido ao desgaste do catodo que sofre</p><p>aquecimento causado pelo filamento (ver figura 1).</p><p>Com o surgimento do transistor, a eletrônica sofreu uma</p><p>grande revolução, devido a estes componentes</p><p>possuírem menor dimensão e</p><p>consumo de energia, maior</p><p>durabilidade, menor custo e sem</p><p>uma limitação ou vida útil pré</p><p>definida.</p><p>Com tantas vantagens e poucas</p><p>desvantagens em favor dos</p><p>transistores, parecia que a</p><p>válvula estava com seus dias</p><p>contados. Sua ut i l ização</p><p>começou a perder terreno já na</p><p>década de 60, com pequenos</p><p>rádios que ut i l izavam os</p><p>pr imeiros t ransistores de</p><p>germânio e se estendeu na</p><p>década de 70 com televisores e</p><p>outros equipamentos, não</p><p>somente utilizando transistores,</p><p>mas alguns circuitos integrados</p><p>construídos à partir do silício.</p><p>Mas, no final da década de 80 e</p><p>início de 90, novamente a</p><p>válvula ganhou força, através</p><p>dos pré-ampl i f icadores e</p><p>amplificadores de potência, que</p><p>por sua grande qualidade</p><p>sonora, voltavam às lojas</p><p>especializadas (principalmente</p><p>no primeiro mundo).</p><p>Os profissionais de áudio que</p><p>p o s s u e m u m a g r a n d e</p><p>s e n s i b i l i d a d e a u d i t i v a ,</p><p>começaram a reparar que os</p><p>timbres (harmônicos) produzidos por aparelhos com</p><p>sinais processados pelos aparelhos valvulados eram</p><p>muito melhores dos que os produzidos por aparelhos de</p><p>estado sólido (solid state) baseado em semicondutores.</p><p>A febre pela qualidade acabou gerando empresas</p><p>especializadas em publicações técnicas, revitalizou</p><p>fábricas (principalmente as russas), que além da</p><p>fabricação das antigas válvulas, lançaram válvulas</p><p>compactas e com performance ainda melhoradas.</p><p>É um mercado fechado à maioria dos técnicos, pois</p><p>requer muito conhecimento e qualidade destes, afinal um</p><p>equipamento de qualidade valvulado chega a custar de</p><p>cinco à dez vezes mais que um similar transistorizado.</p><p>Aos poucos estes equipamentos vão se tornando</p><p>exigência dos apreciadores do bom som, que vai além</p><p>das especificações HI-FI.</p><p>Sendo assim, não poderíamos deixar de abordar este</p><p>assunto de uma forma resumida, mas que dará base,</p><p>juntamente com extensas pesquisas na internet, para</p><p>permitir que nosso aluno adentre este mercado de alta</p><p>qualidade e de excelente remuneração.</p><p>A DIAGRAMAÇÃO BÁSICA DA VÁLVULA DIODO</p><p>Na figura 2, podemos ver o esquema básico de uma</p><p>válvula diodo, onde temos dois elementos principais:</p><p>anodo e catodo. Além desses, temos um elemento que</p><p>não participa diretamente da amplificação dos sinais,</p><p>mas é essencial para o funcionamento da válvula: o</p><p>filamento.</p><p>Catodo: elemento revestido de algum tipo de óxido,</p><p>sendo que um dos primeiros óxidos utilizados foi o bário.</p><p>Atualmente são usadas misturas de óxidos, como o</p><p>bário, estrôncio e cálcio (além do óxido de alumínio).</p><p>Estes material revestidos com óxidos, possuem grande</p><p>quantidade de elétrons livres quando aquecidos. É do</p><p>catodo que se forma a nuvem de elétrons (liberação de</p><p>elétrons que se desprendem do material e se</p><p>movimentam no vácuo) que dará condições a circulação</p><p>de corrente pela válvula. Apesar de ter condições de</p><p>formar a nuvem de elétrons, o catodo deve ser ligado a</p><p>um potencial de tensão baixa ou negativa (em relação à</p><p>placa), para que os elétrons emitidos possam ser</p><p>repostos, formando assim a corrente termoiônica.</p><p>Placa ou anodo: metal que tem como função atrair os</p><p>elétrons do catodo, desde que seja polarizado com um</p><p>potencial positivo ou mais alto que o catodo.</p><p>Filamento: tem como objetivo aquecer o catodo, de</p><p>forma a facilitar o desprendimento dos elétrons. As</p><p>figura 1</p><p>figura 2 Placa (anodo)</p><p>Catodo</p><p>Filamento</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>70 ELETRÔNICAFONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>válvulas convencionais trabalham com tensão de</p><p>filamento que vão desde 3 até 7 volts eficazes. A</p><p>proximidade mecânica entre filamento e catodo é</p><p>necessária para que haja bom aproveitamento do calor</p><p>liberado e isto implica na necessidade de uma fonte de</p><p>tensão para o filamento que não deve ter relação com a</p><p>massa do circuito.</p><p>Na figura 3a, repetimos a figura anterior, para que esta</p><p>possa ser comparada com a figura 3b.</p><p>A primeira é uma válvula de aquecimento do catodo feito</p><p>de forma indireta, ou seja, aplica-se uma tensão ao</p><p>filamento onde este aquece, transferindo o calor para o</p><p>catodo, que deste modo consegue liberar boa</p><p>quantidade de elétrons. Na figura 3b vemos que o</p><p>filamento não existe. Apesar disto devemos continuar</p><p>aquecendo o catodo para a liberação dos elétrons livres e</p><p>para isto, fazemos circular uma corrente por este</p><p>elemento, de um extremo ao outro; tendo ele</p><p>determinada resistência baixa, acaba aquecendo.</p><p>Apesar de haver a polarização direta ao catodo</p><p>produzindo uma corrente circulante por ele, ainda</p><p>teremos uma comunicação deste para que haja ligação</p><p>do catodo à massa e que os elétrons</p><p>normal, assim</p><p>existe uma tensão máxima especificada que esta junção</p><p>suporta sem sofrer danos.</p><p>Na figura 12, mostramos o aspecto de como medir a</p><p>tensão máxima entre coletor e base. Notem que esta</p><p>tensão máxima deverá ser medida com emissor em</p><p>aberto, caso contrário poderá causar problemas</p><p>entre a junção coletor-emissor.</p><p>Nunca deveremos submeter o transistor a</p><p>trabalhar em sua tensão máxima, mas em cerca</p><p>de 3/4 desta, para que tenhamos alguma</p><p>margem de segurança.</p><p>Vce MAX</p><p>(TENSÃO MÁXIMA ENTRE COLETOR E</p><p>EMISSOR)</p><p>É uma das principais características para a</p><p>substituição direta de transistores. Na figura 13,</p><p>mostramos um aspecto de como esta tensão</p><p>deverá ser medida. Deverá manter-se no</p><p>máximo em 3/4 da tensão total permitida</p><p>mantendo assim uma tolerância aceitável para o</p><p>bom funcionamento do transistor.</p><p>Na Figura 14, mostramos um circuito de um</p><p>amplificador de sinal. Podemos ver por esta</p><p>figura que existem dois modos de encarar este</p><p>circuito, sendo um deles o da tensão de</p><p>polarização contínua e o outro com a atuação de</p><p>TRANSISTOR LEAD</p><p>Vcb</p><p>+</p><p>-</p><p>Vcb</p><p>+</p><p>-</p><p>Vce Vce</p><p>figura 9</p><p>figura 10</p><p>figura 12</p><p>figura 13a figura 13b</p><p>8 ELETRÔNICA</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>um sinal sendo amplificado.</p><p>Considerando que a tensão de alimentação é de 30V,</p><p>podemos ver que a tensão de coletor será em torno de</p><p>18V (um pouco menos que 2/3 da tensão de</p><p>alimentação). Esta tensão de coletor será conseguida</p><p>mediante polarização de base do transistor. Podemos</p><p>dizer então, que a tensão entre coletor e emissor é de</p><p>18V, logo poderíamos colocar um transistor que</p><p>trabalhasse com uma tensão máxima 25 Vce. Esta</p><p>visualização está errada, pois devemos considerar</p><p>também que o transistor, sendo um amplificador de</p><p>tensão, deverá amplificar um sinal de maneira uniforme,</p><p>ou seja, acima e abaixo dos 18V dados pela polarização</p><p>contínua de 18 V. Na amplificação, o transistor não</p><p>poderá chegar ao corte (coletor = 30V), nem na</p><p>saturação (coletor = 0V), e caso ocorresse, distorceria o</p><p>sinal. Mas como estamos trabalhando com limites</p><p>máximos, devemos calcular para valores próximos dos</p><p>extremos.</p><p>Podemos dizer que a tensão de coletor poderia subir</p><p>cerca de 10 V, resultando em uma tensão de 28V (tensão</p><p>do coletor em relação à massa).</p><p>Vimos portanto que, na menor condução do transistor, a</p><p>tensão entre o coletor e emissor chegaria a 28V</p><p>(devemos utilizar sempre a tensão de alimentação “30V”,</p><p>por garantia), o que acarretaria a utilização de um</p><p>transistor que possuísse uma tensão de Vce máxima de</p><p>40V.</p><p>Para circuitos amplificadores, este cálculo deverá ser</p><p>sempre seguido, e não apenas utilizando a tensão média</p><p>indicada no esquema.</p><p>O maior problema com respeito à tensão máxima entre</p><p>coletor e emissor é quando o transistor se encontra</p><p>colocado em circuitos que possuem elementos indutivos,</p><p>ou seja, bobinas ou transformadores. Na figura 15a,</p><p>podemos ver a disposição de um transistor e um relé que</p><p>trabalha com uma tensão aplicada de 12V.</p><p>Quando o transistor está saturado, produz uma</p><p>circulação de corrente no enrolamento do relé,</p><p>resultando na criação de um campo eletromagnético,</p><p>gerando uma imantação em um bastão de ferro que</p><p>atrairá uma haste, fechando os contatos deste.</p><p>Com o relé “atracado” o campo eletromagnético se</p><p>estabiliza em um determinado nível, através da corrente</p><p>circulante interna no relé. Para que o relé volte ao</p><p>repouso, a polarização para o transistor deverá ser</p><p>retirada, resultando em seu corte e consequentemente</p><p>também o corte da corrente circulante internamente no</p><p>indutor, como mostramos na figura 15b.</p><p>O grande problema que ocorre aqui, é que o campo</p><p>eletromagnético que aparentemente deveria</p><p>desaparecer no corte do transistor, começa a contrair-se,</p><p>induzindo uma tensão reversa no próprio enrolamento do</p><p>relé.</p><p>A análise do circuito pode ser vista na figura 16, onde</p><p>temos o relé atracado produzindo um campo</p><p>eletromagnético fixo (fig 16a). Notem que a tensão de</p><p>12V será nosso ponto de referência. O potencial do lado</p><p>de baixo do relé é levado a uma tensão de</p><p>aproximadamente zero volt.</p><p>Na figura 16b, com o corte do transistor, continuamos</p><p>com o lado de cima do relé preso em 12V, mas a</p><p>contração do campo eletromagnético acaba causando</p><p>indução reversa, ou seja, no ponto de baixo acaba</p><p>aparecendo uma tensão positiva bem acima da</p><p>referencia de 12V, que poderá ser muitas vezes superior</p><p>aos próprios 12V de alimentação (acima de 25V).</p><p>+30V+30V</p><p>18V</p><p>+12V +12V</p><p>+12V</p><p>+12,6 (máx)</p><p>figura 14</p><p>figura 16a figura 16b</p><p>figura 15a figura 15b</p><p>figura 17</p><p>9ELETRÔNICA FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>Sendo assim, o que aparentemente seria um transistor</p><p>que deveria suportar apenas 12V de Vce, necessita</p><p>possuir uma tensão de coletor e emissor muitas vezes</p><p>superior. A solução mais prática para este problema, foi a</p><p>colocação de um diodo polarizado reversamente, como</p><p>indica a figura 17, que tem como objetivo conduzir</p><p>quando for gerada uma tensão reversa na bobina do relé</p><p>(corte do transistor).</p><p>Ele permitirá uma tensão máxima de 0,6 V acima da</p><p>tensão de alimentação, o que não prejudicará o</p><p>transistor, resultando na possibilidade de utilização do</p><p>mesmo com Vce de apenas 20V.</p><p>Mas o caso mais clássico e também mais crítico que</p><p>podemos citar é a SAÍDA HORIZONTAL de um televisor,</p><p>onde o Transformador de Saída Horizontal ou</p><p>s i m p l e s m e n t e F I y - b a c k , a c a b a g e r a n d o</p><p>(propositadamente) tensões reversas de quase dez</p><p>vezes a tensão de entrada, como mostramos na figura</p><p>18.</p><p>O objetivo disto é conseguir, a partir do primário do</p><p>transformador, tensões elevadas reduzindo assim a</p><p>quantidade de espiras no secundário deste. Para estas</p><p>aplicações, existem transistores que suportam uma</p><p>tensão entre coletor e emissor acima de 700V, onde</p><p>podemos citar tipos já conhecidos como o BU2508,</p><p>2SD1878, etc.</p><p>Veb MAX</p><p>(TENSÃO MÁXIMA ENTRE EMISSOR E BASE)</p><p>Esta também é uma das características das mais</p><p>importantes, dependendo da aplicação a que se presta</p><p>um transistor, pois expressa quanto suportará uma</p><p>junção base e emissor INVERSAMENTE polarizada, ou</p><p>seja, com o transistor no CORTE.</p><p>Na figura 19, podemos ver como esta tensão é medida.</p><p>Nos circuitos que utilizam somente resistores e</p><p>transistores, este item de tensão reversa não terá grande</p><p>importância; mas em circuitos que apresentam</p><p>componentes reativos, ou seja, apresentam na base do</p><p>transistor indutores e principalmente capacitores de</p><p>acoplamento, o problema se tornará mais crítico.</p><p>Na figura 20 apresentamos um circuito diferenciador, ou</p><p>seja, um circuito que deixará passar apenas variações</p><p>rápidas do sinal (variações rápidas de tensão). Nesta</p><p>figura, podemos ver o instante em que uma tensão de</p><p>12V aparecerá do lado esquerdo do capacitor,</p><p>produzindo sua carga, e com isto, produzindo uma</p><p>circulação de corrente pela malha e consequentemente</p><p>também pelo transistor. Quando a carga do capacitor é</p><p>completada, cessa a corrente circulante pela malha</p><p>(base do transistor), voltando a tensão do lado direito do</p><p>capacitor à zero volt. Podemos concluir a partir disto, que</p><p>o capacitor está carregado com uma tensão aproximada</p><p>de 12V.</p><p>Na figura 21, verificamos que ao voltar a zero a tensão do</p><p>lado esquerdo do capacitor, ainda manterá</p><p>momentaneamente a tensão armazenada, que força a</p><p>tensão da base do transistor a cair para -12V (potencial</p><p>de 12 volts abaixo da massa). Esta tensão apesar de</p><p>existir por um curto espaço de tempo, destruiria a junção</p><p>base e emissor.</p><p>Para evitar este problema, podem ser colocados</p><p>dispositivos de proteção para o transistor baseados em</p><p>diodos, que eliminam a atuação desta tensão reversa,</p><p>como mostramos na figura 22. Quando a tensão da</p><p>entrada voltar a zero, a tendência é que a tensão do lado</p><p>direito do capacitor fique negativa, mas com a atuação do</p><p>diodo, ficará apenas 0,6V abaixo da referência negativa,</p><p>evitando problemas de tensão</p><p>possam vir daí.</p><p>A POLARIZAÇÃO DA VÁLVULA</p><p>A figura 4, mostra-nos um aspecto real de uma válvula</p><p>diodo, que utiliza o filamento como material emissor de</p><p>elétrons (além claro de</p><p>aquecer).</p><p>a visão de l igação</p><p>elétrica da válvula-diodo,</p><p>pode ser vista na figura 5,</p><p>onde temos uma tensão</p><p>de 100V aplicada a um</p><p>circuito série formado por</p><p>R1, V1(válvula) e R2.</p><p>Notem que a tensão para</p><p>o filamento parte de uma</p><p>fonte independente do</p><p>negativo ou massa do</p><p>circuito. Esta tensão</p><p>pode ser obtida de um</p><p>e n r o l a m e n t o</p><p>i n d e p e n d e n t e d o</p><p>transformador de força ou ainda do transformador de</p><p>uma fonte chaveada, desde que se obtenha a tensão</p><p>eficaz requerida para bom aquecimento do catodo.</p><p>Observamos que o catodo foi colocado no potencial mais</p><p>negativo da fonte, enquanto a placa no potencial positivo,</p><p>criando assim condições básicas para a circulação de</p><p>corrente pela válvula. Independente da alimentação do</p><p>filamento, já poderíamos dizer que alguns elétrons livres</p><p>desprendidos do catodo, seriam atraídos pela placa</p><p>(potencial positivo), o que daria alguma polarização para</p><p>a válvula.</p><p>Mas ao aquecer o catodo, há uma grande liberação de</p><p>elétrons, que partem do catodo (potencial mais negativo)</p><p>para o anodo ou placa (potencial mais positivo), fazendo</p><p>com que a válvula apresente uma resistência interna que</p><p>poderá variar, como mostra a figura 6. Sendo assim, uma</p><p>grande circulação de corrente do anodo para o catodo,</p><p>faria com que a válvula pudesse ser considerada como</p><p>uma chave fechada, tendo em sua placa uma tensão de</p><p>50V. Fica claro que esta seria a mesma tensão do catodo</p><p>(veja figura 7).</p><p>A válvula poderia ser representada então como o diodo</p><p>semicondutor, como mostramos na figura 8, sendo o</p><p>catodo ligado ao potencial mais negativo, enquanto o</p><p>anodo, ficaria ligado ao potencial mais positivo,</p><p>permitindo a circulação de corrente como acontece com</p><p>o diodo semicondutor.</p><p>Caso invertamos a polaridade aplicada à válvula,</p><p>colocando um potencial mais positivo no catodo e</p><p>negativo no anodo, mesmo com o filamento aceso, não</p><p>teremos a circulação de corrente pela mesma, pois a</p><p>placa não tem facilidade da liberação de elétrons,</p><p>causando assim o efeito de circuito aberto. Desta forma</p><p>criamos a válvula diodo que é ou foi muito utilizada em</p><p>circuitos de retificação em fontes de alimentação.</p><p>Vemos então, que neste início de estudo, a válvula</p><p>comporta-se como uma chave fechada ou aberta, e terá</p><p>grande aplicação em retificação das mais variadas</p><p>formas de corrente alternada. A válvula também poderá</p><p>ser usada para retificação em alta frequência, tendo</p><p>excelente performance nesta função.</p><p>A A</p><p>K K</p><p>F</p><p>Válvula de</p><p>aquecimento</p><p>indireto</p><p>Válvula de</p><p>aquecimento</p><p>direto</p><p>Ponto de</p><p>ligação ao</p><p>circuito</p><p>figura 3a figura 3b</p><p>bulbo</p><p>de vidro</p><p>Placa</p><p>(anodo)</p><p>Filamento</p><p>(catodo)</p><p>R1</p><p>10kW</p><p>V1</p><p>Req</p><p>R2</p><p>10kW</p><p>+100V</p><p>I</p><p>R1</p><p>10kW</p><p>R2</p><p>10kW</p><p>+100V</p><p>V1</p><p>R1</p><p>10kW</p><p>V1</p><p>Req</p><p>R2</p><p>10kW</p><p>+100V</p><p>50V</p><p>figura 4</p><p>figura 8</p><p>figura 5 figura 6 figura 7</p><p>Corrente</p><p>A</p><p>K</p><p>A</p><p>K</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>71ELETRÔNICA FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>A figura 9, mostra uma válvula triodo fabricada em 1906.</p><p>Apesar de ser pequena e estranha, já fazia amplificações</p><p>de sinais.</p><p>A figura 10, mostra-nos o diagrama da válvula triodo,</p><p>onde vemos um quarto elemento que é a grade, colocada</p><p>entre o catodo e o anodo (ou placa). A função deste</p><p>quarto elemento é criar um campo elétrico para controlar</p><p>a quantidade de elétrons que se deslocam do catodo</p><p>para a placa, por isso ela é chamada de grade de</p><p>controle, ou simplesmente G1.</p><p>Vamos colocá-la no mesmo circuito mostrado</p><p>anteriormente, ou seja, em série com R1 e R2. Em um</p><p>primeiro momento, a ligação da grade ficará “em aberto”</p><p>ou sem ligação ao circuito. Ao ligarmos o circuito como</p><p>mostrado na figura 11, a grade chamada de G1, apesar</p><p>de existir dentro da válvula, não impedirá a passagem de</p><p>elétrons, tornando-se como o diodo falado</p><p>anteriormente, entrando em saturação (tensão de catodo</p><p>= anodo ou placa). Assim teremos uma tensão de 50V na</p><p>placa, e o mesmo ocorrendo para o catodo. A tensão de</p><p>50V, no catodo e no anodo foi obtida pela saturação da</p><p>válvula (chave fechada) e pelos valores iguais dos</p><p>resistores R1 e R2.</p><p>Mas, na figura 12, colocamos um resistor de alto valor na</p><p>grade 1 para a massa ou potencial negativo, tornando a</p><p>grade polarizada em relação aos potenciais do circuito.</p><p>Notem que se medíssemos a tensão de grade no</p><p>exemplo anter ior com a grade des l igada,</p><p>encontraríamos zero volt, mesma tensão medida agora.</p><p>Mas, o estado anterior era considerado “em aberto”,</p><p>enquanto que agora existe um potencial, sendo ele de</p><p>zero volt.</p><p>Veja pela figura 13, que a válvula encontra-se com</p><p>potencial igual entre catodo e grade 1, enquanto que o</p><p>anodo apresenta-se inicialmente com potencial de 100V.</p><p>Quando fazemos isto e ligamos o circuito, a válvula</p><p>emitirá elétrons do catodo para o anodo, elevando o</p><p>potencial do catodo e reduzindo o potencial do anodo ou</p><p>placa, como mostramos pela figura 14, onde temos a</p><p>válvula como se estivesse com uma resistência interna</p><p>de 30k. Mas notem agora que a GRADE 1 passou a ter</p><p>uma tensão menor do que o catodo (elemento emissor</p><p>de elétrons); a figura 15a, especifica que o catodo está</p><p>agora com um potencial 20V superior ao da grade,</p><p>criando uma barreira para a passagem dos elétrons, pois</p><p>considerando que os elétrons possuem carga negativa, a</p><p>grade criará um campo mais negativo que influenciará</p><p>em uma menor circulação de corrente pela válvula.</p><p>Forma-se então um controle de circulação de elétrons</p><p>através de um campo criado a partir de uma tensão</p><p>aplicada a grade, tornando a válvula uma resistência que</p><p>poderemos controlar, como mostra a figura 15b.</p><p>A VÁLVULA TRIODO</p><p>catodo (K)</p><p>grade (G)</p><p>anodo (A)</p><p>A</p><p>K F</p><p>Grade 1</p><p>(G1)</p><p>figura 9</p><p>figura 10</p><p>figura 11 figura 12</p><p>figura 13</p><p>figura 15a</p><p>figura 14</p><p>figura 15b</p><p>filamento (f)</p><p>R1</p><p>10kW</p><p>R3</p><p>1MW</p><p>R2</p><p>10kW</p><p>+100V</p><p>R1</p><p>10kW</p><p>R2</p><p>10kW</p><p>+100V</p><p>G1</p><p>A=50V</p><p>K=50V</p><p>G1=0V</p><p>R1</p><p>10kW</p><p>R3</p><p>1MW</p><p>R2</p><p>10kW</p><p>G1=0V</p><p>+100V</p><p>0V</p><p>R1</p><p>10kW</p><p>R3</p><p>1MW</p><p>R2</p><p>10kW</p><p>G1=0V</p><p>+100V</p><p>20V</p><p>80V</p><p>R1</p><p>10k</p><p>R2</p><p>10k</p><p>V1</p><p>Req</p><p>30k</p><p>20V</p><p>20V</p><p>60V</p><p>A</p><p>K F</p><p>G1</p><p>-</p><p>+</p><p>20V</p><p>+100V</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>72 ELETRÔNICAFONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>Na figura 16, vemos a configuração da válvula triodo,</p><p>colocando as tensões de grade 1 com zero volt, a tensão</p><p>de catodo com 20V e anodo com 80V. Dizemos então</p><p>que a válvula está polarizada, sendo que podemos</p><p>alterar esta polarização alterando a tensão de entrada na</p><p>grade 1. Aplicando-se portanto um sinal de 2Vpp à grade,</p><p>vamos verificar como a válvula se comportaria (veja o</p><p>gráfico da figura 17).</p><p>Quando a tensão da grade (G1) eleva-se, e vai até +1V,</p><p>vemos que o potencial positivo permitirá um pouco mais</p><p>de circulação de elétrons do catodo para a placa,</p><p>fazendo assim uma diminuição da resistência da válvula,</p><p>subindo o potencial do catodo em +1V, indo de 20V para</p><p>21V, enquanto que o potencial da placa cairá de 80V</p><p>para 79V. Então, vemos que ao subir o potencial da</p><p>grade houve queda na tensão da placa (inversão de</p><p>sinal).</p><p>Logo em seguida, o sinal injetado na grade, cai abaixo de</p><p>zero volt, ficando com uma tensão de -1V. Como o</p><p>potencial negativo da grade intensificou-se, haverá uma</p><p>menor polarização proporcional da válvula, caindo a</p><p>tensão de catodo de 20 para 19V e subindo a tensão de</p><p>placa de 80V para 81V. Apesar de haver a passagem do</p><p>sinal entrando na grade para o catodo e anodo, não</p><p>notamos amplificação em tensão deste sinal e tão</p><p>somente uma diminuição na impedância para a saída</p><p>(ganho de corrente).</p><p>Para que tenhamos um GANHO ou aumento de tensão,</p><p>deveremos fazer como na polarização série no transistor,</p><p>ou seja, diminuir o resistor de catodo em relação ao</p><p>resistor de anodo, como mostra a figura 18. Nela vemos</p><p>que o resistor R1 (resistor de anodo ou placa) permanece</p><p>com o valor de 10k, enquanto que o resistor R2 (de</p><p>catodo) passa a ter agora um valor 10 vezes</p><p>menor.</p><p>Desta forma poderíamos dimensionar as tensões para</p><p>este novo circuito?</p><p>A figura 19a, mostra-nos o circuito equivalente, onde</p><p>uma queda de tensão de 20V sobre o resistor R1, irá</p><p>provocar uma queda de tensão de tensão de 2V no</p><p>resistor R2 (circuito série), ou seja o catodo ficaria com</p><p>2V enquanto que a tensão de anodo ou placa ficaria com</p><p>80V (em relação a massa).</p><p>A figura 19b, mostra-nos as tensões especificadas</p><p>anteriormente, onde podemos ver que a grade 1 fica</p><p>somente 2 volts abaixo da tensão de catodo, o que não</p><p>seria potencial suficiente para a retenção de elétrons</p><p>(lembre-se que no exemplo da figura 16, a estabilidade</p><p>da condução da válvula só manifestava-se quando a</p><p>tensão de grade chegava a ser 20 volts inferior ao</p><p>catodo); haveria portanto, maior polarização da válvula</p><p>até que ela chegasse à saturação, ou seja, tensão de</p><p>catodo igual à do anodo, ficando nos dois terminais cerca</p><p>de 9,1V, como mostra a figura 20.</p><p>Podemos afirmar que para termos uma amplificação de</p><p>tensão na válvula (da grade para a placa) deveremos ter</p><p>o resistor de anodo ou placa com uma resistência maior</p><p>do que a resistência do catodo; o problema será criar a</p><p>diferença de tensão necessária para a grade (mais</p><p>negativa que o catodo) de modo que possamos reter os</p><p>elétrons satisfatoriamente. A tensão de grade 20 volts</p><p>menor do que a tensão de catodo para que haja retenção</p><p>R1</p><p>10k</p><p>R3</p><p>1M R2</p><p>10k</p><p>+100V</p><p>2Vpp</p><p>0V</p><p>20V</p><p>80V</p><p>79V</p><p>80V</p><p>81V</p><p>19V</p><p>20V</p><p>21V</p><p>-1V</p><p>0V</p><p>+1V</p><p>A</p><p>K</p><p>G1</p><p>R1</p><p>10kW</p><p>R2</p><p>1kW</p><p>R3</p><p>1MW</p><p>G1=0V</p><p>+100V</p><p>A=?</p><p>K=?</p><p>R1</p><p>10kW</p><p>R2</p><p>1kW</p><p>R3</p><p>1MW</p><p>G1=0V</p><p>+100V</p><p>2V</p><p>80V</p><p>R1</p><p>10kW</p><p>R2</p><p>1kW</p><p>V1</p><p>Req</p><p>39kW</p><p>20V</p><p>2V</p><p>78V</p><p>A=80V</p><p>K=2V</p><p>figura 16</p><p>figura 18</p><p>figura 19a figura 19b</p><p>figura 17</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>73ELETRÔNICA FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>de elétrons, foi utilizada aqui como exemplo didático,</p><p>podendo variar muito de acordo com o tipo de válvula</p><p>utilizada.</p><p>Para que possamos manter os resistores como no</p><p>exemplo anterior (R1 com 10k e R2 com 1k), deveremos</p><p>criar um potencial negativo (abaixo da referência massa</p><p>ou terra), proveniente de uma bateria (como no exemplo</p><p>da figura 21), ou de forma prática a partir de uma</p><p>retificação de tensão negativa da fonte.</p><p>Apesar de termos nova fonte de alimentação, o potencial</p><p>negativo de referência ou massa continua sendo o polo</p><p>negativo da bateria de 100V, que fornecerá os elétrons</p><p>para o catodo. Mas, vemos agora que em relação a este</p><p>massa, temos um potencial de -40V que servirá como</p><p>tensão de referência para se criar um divisor de tensão</p><p>feito pelo potenciômetro P1 de 1 MW. Notem que se</p><p>ajustarmos este potenciômetro para o centro, teremos</p><p>uma tensão de aproximadamente -20V (em relação a</p><p>massa). No exemplo, utilizamos a tensão de -18V que</p><p>dará uma diferença de 20 volts para o catodo.</p><p>Considerando inicialmente que a válvula não está</p><p>polarizada, teremos uma tensão de +100V na placa e 0V</p><p>no catodo (sendo a tensão de grade 1 ajustada para -</p><p>18V). Uma corrente começará a circular pela válvula,</p><p>pois o potencial negativo de -18V na grade 1 ainda não é</p><p>suficiente para impedir toda a passagem dos elétrons e</p><p>com isto, acaba tendo uma elevação da tensão de catodo</p><p>e uma queda da tensão do anodo ou placa. Notem que a</p><p>tensão de catodo sobe somente a 2V (deixando uma</p><p>diferença de 20V para a grade 1), enquanto o potencial</p><p>do catodo cai para 80V (20V de queda em R1).</p><p>Assim o circuito está pronto para trabalhar com</p><p>amplificação de tensão de dez vezes, como veremos no</p><p>gráfico da figura 22. Quando injetamos o mesmo sinal</p><p>mostrado anteriormente na figura 16, ou seja, um sinal de</p><p>2Vpp (1 volt acima da referência e 1 volt abaixo), teremos</p><p>na grade uma variação que irá se tornar inicialmente</p><p>mais positiva, indo de -18V para - 17V (a tensão se tornou</p><p>mais positiva, ou menos negativa).</p><p>Esta tensão mais positiva na grade provocará uma</p><p>menor resistência na válvula, polarizando-a mais,</p><p>elevando o potencial de seu catodo também em 1V</p><p>(mantendo a diferença de 20V entre G1 e K). Este</p><p>aumento de 1V na tensão de catodo, provocará uma</p><p>queda na tensão de placa em 10V, indo esta de +80V</p><p>para +70V (veja a figura 22). Logo o sinal volta ao eixo</p><p>zero fazendo as tensões voltarem aos seus níveis</p><p>normais (-18V para a grade; 2V para o catodo e 80V para</p><p>o anodo). Quando o sinal injetado cair de amplitude,</p><p>tornando-se mais negativo (indo de -18V para -19V),</p><p>haverá uma menor polarização para a válvula e</p><p>consequentemente, uma queda de tensão no catodo,</p><p>que iria para cerca de 1V. Com a menor polarização da</p><p>válvula, a tensão do anodo subiria para +90V.</p><p>Conseguimos assim uma amplificação de tensão de dez</p><p>vezes.</p><p>Podemos ainda ajustar a tensão de grade, para produzir</p><p>maior ou menor polarização da válvula, obtendo assim,</p><p>tensões desejadas de anodo ou catodo, como</p><p>mostramos nas figuras 23 e 24.</p><p>R1</p><p>10kW</p><p>R2</p><p>1kW</p><p>R3</p><p>1MW</p><p>G1=0V</p><p>+100V</p><p>9,1V</p><p>9,1V</p><p>figura 20</p><p>figura 21</p><p>figura 23</p><p>figura 22</p><p>P1</p><p>1M</p><p>R2</p><p>1k</p><p>G1=-18V</p><p>+100V</p><p>+40V</p><p>80V</p><p>-40V</p><p>2V</p><p>R1</p><p>10k</p><p>70V</p><p>80V</p><p>90V</p><p>+1V</p><p>+2V</p><p>+3V</p><p>-19V</p><p>-18V</p><p>-17V</p><p>A</p><p>K</p><p>G1</p><p>P1</p><p>1M</p><p>R2</p><p>1k</p><p>G1=-16V</p><p>+100V</p><p>+40V</p><p>60V</p><p>-40V</p><p>4V</p><p>R1</p><p>10k</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>74 ELETRÔNICAFONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>Na figura 23, ajustamos o potenciômetro para uma</p><p>tensão negativa mais baixa (ou mais positiva), passando</p><p>de -18V para -16V (2V mais positivo ou menos negativo),</p><p>o que produzirá na válvula uma maior polarização,</p><p>elevando o potencial de catodo para +4V e redução do</p><p>potencial de anodo para 60V. Da mesma forma,</p><p>poderemos injetar um sinal que a válvula amplificará com</p><p>o mesmo ganho de tensão em dez vezes, mas teremos</p><p>uma diferença na tensão DC média. Neste exemplo, se</p><p>injetarmos um sinal com o dobro de amplitude (4Vpp), vai</p><p>ser amplificado sem problemas, surgindo no anodo um</p><p>sinal com variação de 40Vpp.</p><p>A figura 24 mostra o mesmo circuito, tendo a grade</p><p>ajustada agora para -20V (mais negativa), o que</p><p>provocará uma menor polarização para a válvula,</p><p>ficando o catodo agora com zero volt e a placa com uma</p><p>tensão de +100V. Um aumento na tensão de grade 1,</p><p>fará com que suba a tensão de catodo e caia a tensão de</p><p>anodo. Mas, no semiciclo seguinte na queda da tensão</p><p>de grade 1, a válvula não responderá pois deveria ser</p><p>menos polarizada, o que não é possível pois já ESTÁ</p><p>CORTADA.</p><p>P1</p><p>1M</p><p>R2</p><p>1k</p><p>G1=-20V</p><p>+100V</p><p>+40V</p><p>100V</p><p>-40V</p><p>0V</p><p>R1</p><p>10k</p><p>Na figura 25, podemos ver um kit para montagem de um</p><p>amplificador classe A valvulado, cujo esquema</p><p>simplificado pode ser visto na figura 26. Este possui um</p><p>transformador casador de impedância para que a alta</p><p>impedância da placa da válvula, possa ser convertida em</p><p>uma baixa impedância para a excitação do alto-falante.</p><p>Na figura Devemos notar que as resistências ôhmicas da</p><p>placa (anodo) e catodo são bem menores do que no</p><p>circuito anterior. Isto se deve ao fato do circuito ser uma</p><p>saída de som e daí necessitar de uma corrente circulante</p><p>maior que o normal. Considerando que a resistência</p><p>“ôhmica” do transformador é de 470 ohms</p><p>aproximadamente, e a resistência do catodo de apenas</p><p>47 ohms, vemos que existe uma relação de 10 para 1,</p><p>onde podemos afirmar que o sinal injetado na placa teria</p><p>uma amplificação de 10 vezes.</p><p>A amplificação na verdade acaba sendo maior, pois no</p><p>circuito foi mencionada somente a resistência ôhmica do</p><p>transformador casador de impedância e não sua</p><p>reatância, sendo que a medida que o sinal de áudio for</p><p>sendo trabalhado, criará uma variação de corrente e um</p><p>aumento da reatância e consequentemente uma maior</p><p>variação de tensão sobre o transformador.</p><p>Outro aspecto do circuito da figura 26 é que as baixas</p><p>resistências de placa e catodo, fazem com que circule</p><p>permanentemente uma “boa” corrente entre placa e</p><p>catodo, devendo esta ser ajustada para o mínimo</p><p>necessário.</p><p>Para que possamos entender melhor como isto se</p><p>processa, vamos levar em consideração que a</p><p>resistência do primário do transformador seja de 470</p><p>ohms, deixando para a válvula uma resistência de 1,5</p><p>vezes maior do que esta que daria em torno de 700</p><p>ohms. Assim, teríamos uma resistência total do circuito</p><p>pouco maior do que 1k; como temos uma alimentação de</p><p>100V, teríamos uma corrente circulante pouco menor de</p><p>0,1A. Considerando que na válvula há uma queda de</p><p>tensão de cerca de 60V, teríamos uma dissipação de</p><p>potência de cerca de 6 watts e que seria constante.</p><p>Quanto maior a potência que necessitemos, menor</p><p>serão as “resistências” colocadas em série com a</p><p>válvula, elevando cada vez mais a potência dissipada.</p><p>Assim, o ajuste adequado do potenciômetro P1 será</p><p>AMPLIFICADOR CLASSE A VALVULADO</p><p>figura 24</p><p>figura 25</p><p>R3</p><p>470kW</p><p>P1</p><p>100kW</p><p>R2</p><p>390kW</p><p>R1</p><p>47W</p><p>17V</p><p>21V</p><p>+4V</p><p>+100V</p><p>+40V</p><p>Req</p><p>primário</p><p>~470W</p><p>figura 26</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>75ELETRÔNICA FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>fundamental para controlar a</p><p>corrente final do circuito sem com</p><p>isto criar distorções no sinal.</p><p>A figura 27, mostra-nos a corrente</p><p>c irculante pela malha com</p><p>ausência de sinal, como já foi</p><p>comentado anteriormente. Assim</p><p>teremos uma resistência da válvula</p><p>de aproximadamente 700 ohms,</p><p>deixando na placa uma tensão de</p><p>63V. Com isto, ficamos com uma</p><p>t e n s ã o d e 3 7 V s o b r e o</p><p>transformador, que estará com</p><p>corrente circulando internamente</p><p>por este; esta corrente criará um</p><p>campo eletromagnético, como</p><p>pode ser visto na figura 28. Este</p><p>campo apesar de existir (está</p><p>sendo criado pelo primário), não possui variação</p><p>(aumenta ou diminui) e com isto acaba não acontecendo</p><p>nenhuma indução no secundário.</p><p>Quando a válvula passa a ser mais polarizada, cairá a</p><p>tensão da placa como mostrada na figura 29a,</p><p>aumentando o campo eletromagnético do transformador</p><p>fazendo com que as linhas deste campo, cortem as</p><p>espiras do secundário do transformador e gerando com</p><p>isto uma indução que convencionamos que seria (+) do</p><p>lado de cima e (-) do lado de baixo; isto produzirá</p><p>obviamente o movimento do cone do alto falante, que</p><p>ligado com a fase correta, iria para a frente.</p><p>Na figura 29b, temos agora, menor polarização para a</p><p>válvula e consequentemente menor tensão aplicada ao</p><p>primário do transformador com a diminuição da corrente</p><p>elétrica e inversão do campo magnético alterando a</p><p>polarização da tensão induzida para o secundário e</p><p>fazendo o cone do falante ir para trás.</p><p>AMPLIFICADOR PUSH-PULL VALVULADO</p><p>Um outro tipo de amplificador valvulado é mostrado na</p><p>figura 30, tendo seu esquema elétrico de saída mostrado</p><p>na figura 31. Nesta figura podemos ver duas válvulas</p><p>triodo, tendo seus catodos ligados ao mesmo ponto e</p><p>suas placas em cada uma das saídas de um</p><p>transformador push-pull (empurra-puxa), indo o ponto</p><p>central deste transformador a alimentação de + 100V.</p><p>Notem que as grades também recebem sinal (além de</p><p>polarização) de um transformador chamado de driver.</p><p>Temos o potencial positivo de 100V ligado ao</p><p>transformador Tr1 e podemos dizer que o enrolamento</p><p>primário serão duas cargas (enrolamentos) ligados às</p><p>placas das válvulas, sendo que o circuito se fecha a</p><p>massa através do resistor R1. A figura 32a, mostra-nos</p><p>como pode ser criada a corrente neste circuito push-pull</p><p>(empurra-puxa). Se considerarmos que a válvula “V1”</p><p>está conduzindo e a válvula “V2” está cortada teremos</p><p>uma circulação de corrente indo dos + 100V, parte do</p><p>primário do transformador, passando pela válvula V1 e</p><p>chegando à massa via resistor R1. Ao mesmo tempo que</p><p>circula a corrente pelo primário do transformador acaba</p><p>havendo a indução para o secundário deste, criando uma</p><p>R1</p><p>47W</p><p>+3V</p><p>+60V</p><p>Req</p><p>primário</p><p>~470W</p><p>Req</p><p>válvula</p><p>~700W</p><p>+100V</p><p>figura 27</p><p>figura 28</p><p>figura 28</p><p>figura 31</p><p>figura 32a</p><p>figura 29a figura 29b</p><p>Campo Eletromagnético</p><p>fixo não induz tensão</p><p>no secundário</p><p>+100V</p><p>+60V</p><p>+</p><p>- +</p><p>-</p><p>+100V</p><p>+50V</p><p>+100V</p><p>+90V</p><p>V1</p><p>V2</p><p>R1</p><p>P1</p><p>-30V</p><p>+100V</p><p>Tr1Tr2</p><p>Alto-falante</p><p>+100V</p><p>figura 30</p><p>tensão variável, fazendo o cone do alto-falante se</p><p>deslocar em um sentido.</p><p>Na figura 32b, podemos ver agora a válvula “V1”</p><p>inoperante (sem conduzir), ficando o trabalho para a</p><p>válvula “V2”; assim, do potencial de +100V circulará uma</p><p>corrente que passará pelo outro enrolamento do</p><p>transformador TR1, passando pela válvula e finalmente</p><p>chegando a massa via resistor R1. Esta corrente</p><p>circulando pelo outro enrolamento, provocará uma</p><p>indução oposta no secundário e com isto fará o cone do</p><p>alto-falante deslocar-se no outro sentido.</p><p>Mas, para que as válvulas sejam excitadas de forma</p><p>alternada pelo mesmo sinal, torna-se necessário uma</p><p>inversão de fase em suas excitações de grade. Na figura</p><p>31, vemos o transformador TR2 fazendo a função de</p><p>inversor de fase, pois ao induzirmos uma tensão em seu</p><p>secundário, o lado de cima ficará mais positivo, enquanto</p><p>o lado de baixo mais negativo. Assim, inicialmente</p><p>haverá a condução da válvula “V1” enquanto a válvula</p><p>“V2” ficará cortada. No semiciclo seguinte o</p><p>transformador TR2 receberá tensão negativa do lado de</p><p>cima, e positiva do lado de baixo, fazendo agora “V2”</p><p>conduzir e mantendo cortada a válvula “V1”.</p><p>A VÁLVULA TÉTRODO</p><p>As válvulas que possuem entre a grade de controle (G1)</p><p>e a placa mais uma grade é chamada de tétrodo (veja as</p><p>figuras 33 “a” e “b”). Esta nova grade é chamada de grade</p><p>auxiliar ou grade screen (Gs)</p><p>A principal finalidade desta segunda grade, consiste na</p><p>eliminação da capacitância direta existente entre a grade</p><p>de controle e a placa, pois podemos dizer que quando a</p><p>grade está recebendo uma tensão mais positiva,</p><p>produzirá um decréscimo na tensão de placa, o que</p><p>obviamente cria um efeito capacitivo, já que entre os dois</p><p>elementos não existe circulação de corrente. Outro grave</p><p>problema é que no aumento da tensão de grade, criará</p><p>uma grande queda na tensão de placa (saída de som),</p><p>fazendo com que a placa tenha um potencial menor para</p><p>a atração dos elétrons que partem do catodo e criando</p><p>uma amplificação não linear do sinal (menor atração dos</p><p>elétrons a medida que a tensão de placa for caindo).</p><p>Esta grade auxiliar, visa permitir uma boa atração dos</p><p>elétrons que deverão passar pela grade de controle (G1),</p><p>pois será polarizada com um potencial sempre mais</p><p>positivo que o catodo, não sofrendo as alterações da</p><p>tensão de placa.</p><p>Na figura 34, podemos ver o circuito completo de uma</p><p>saída de som classe A, utilizando-se de uma válvula</p><p>tétrodo. Podemos notar que a polarização para a placa,</p><p>grade1, catodo e filamento seguem o que foi explicado</p><p>anteriormente; mas agora surge um divisor resistivo, que</p><p>coloca uma tensão de aproximadamente 140V na Gs</p><p>(Grade screen), tendo como função manter constante o</p><p>potencial de atração dos elétrons, visto que a tensão de</p><p>placa varia conforme a amplificação do sinal na grade 1</p><p>(G1).</p><p>Esta grade deve ser normalmente utilizada quando for</p><p>feita uma razoável amplificação de sinal (na forma de</p><p>tensão), onde acaba manifestando-se o efeito de</p><p>capacitância parasita entre grade e placa, como foi</p><p>explicado anteriormente.</p><p>A figura 35, mostra um circuito em que o efeito da grade</p><p>screen é intensificado, utilizando-se de um capacitor</p><p>(C1) que é colocado entre catodo e Gs, mantendo</p><p>constante o potencial entre estes terminais,</p><p>independente da existência do sinal.</p><p>A VÁLVULA PENTODO</p><p>A grade auxiliar ou Gs, que foi colocada na válvula</p><p>tétrodo, terá como objetivo diminuir o efeito capacitivo</p><p>entre grade de controle e placa e também a variação da</p><p>força de atração de elétrons entre placa e catodo, mas</p><p>introduzirá novo problema: alguns elétrons podem ser</p><p>+100V</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>76 ELETRÔNICAFONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>figura 32b</p><p>figura 34</p><p>figura 35</p><p>figura 33a figura 33b</p><p>A</p><p>K F</p><p>G1</p><p>Gs</p><p>A</p><p>K F</p><p>G1</p><p>Gs</p><p>K F</p><p>A</p><p>R2</p><p>100k</p><p>R2</p><p>220k</p><p>R1</p><p>Tr1V1</p><p>G1</p><p>Gs</p><p>+B</p><p>200V</p><p>OBS: Se a tensão na G2 (screen)</p><p>estiver muito próxima da tensão da</p><p>placa, a válvula terá baixo fator de</p><p>amplificação visto que se a tensão da</p><p>placa cair abaixo da tensão de G2,</p><p>circulará corrente do catodo para G2.</p><p>K F</p><p>A</p><p>R2</p><p>100k</p><p>R3</p><p>220kR1 C1</p><p>Gs = 140V</p><p>V1</p><p>G1</p><p>+B</p><p>200V</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>77ELETRÔNICA FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>recolhidos por esta grade (Gs), reduzindo a eficácia da</p><p>válvula. Para evitar este problema, foi criada a válvula</p><p>pêntodo, que possui uma grade a mais colocada entre a</p><p>Grade auxiliar (Gs) e a placa, cuja polarização é idêntica</p><p>ao catodo (mesmo potencial), fazendo com que os</p><p>elétrons que estão para ser recolhidos pela placa, não</p><p>retornem mais a Grade auxiliar (Gs), como mostram as</p><p>figura 36 “a”, ”b” e “c”</p><p>Na figura 36a, vemos os elementos da válvula utilizando</p><p>catodo com aquecimento direto (sem filamento), sendo</p><p>feita uma ligação da Grade Supressora (Su), diretamente</p><p>ao potencial do catodo. Na figura 36b, vemos a mesma</p><p>válvula pêntodo, utilizando agora aquecimento indireto</p><p>(notem que a grade Su, continua ligada ao catodo).</p><p>Finalmente na figura 36c, não temos mais o pino da</p><p>grade supressora acessível, pois ela é ligado</p><p>internamente ao catodo, diminuindo suas ligações.</p><p>Na figura 37, podemos ver detalhes físicos da válvula</p><p>pentodo, onde o único elemento que aparece a mais é o</p><p>getter, utilizado para captação de partículas ou gases</p><p>produzidos internamente à válvula.</p><p>AMPLIFICADOR PUSH-PULL PRÁTICO</p><p>Podemos ver na figura 38, um amplificador completo</p><p>push-pull com entrada para microfone dinâmico (com</p><p>bobina) e também entrada para cápsula de toca-discos</p><p>cerâmica (alta impedância). Esta cápsula cerâmica muito</p><p>antiga, apesar de fornecer um grande nível de tensão, é</p><p>de baixa qualidade sonora.</p><p>O sinal do microfone será levado até um pré-amplificador</p><p>formado pela válvula “V1” que possui uma tensão de</p><p>grade em zero volt e catodo também em zero volt. Esta</p><p>válvula foi projetada para que uma tensão igual entre</p><p>estes dois terminais leve-a à polarização, estabelecendo</p><p>uma determinada resistência entre placa e catodo que no</p><p>caso terá valor muito semelhante ao resistor utilizado na</p><p>placa; será gerado neste terminal uma tensão de</p><p>aproximadamente 100V (notem que a alimentação</p><p>acima está em torno de 200V). O sinal que passou por</p><p>esta amplificação, terá seu nível DC (100V) desacoplado</p><p>por C9, aparecendo as variações provenientes do</p><p>microfone acima e abaixo da referência terra. Assim</p><p>pegamos uma amostra do sinal e levamos a um segundo</p><p>amplificador, que é a mesma válvula V1 (esta válvula é</p><p>um duplo triodo, onde podemos ver a numeração</p><p>diferenciada de seus pinos).</p><p>Esta válvula também receberá o sinal proveniente do</p><p>toca-discos (phono 1 ou phono 2). Aqui haverá uma</p><p>mistura entre os dois sinais (tipo de mixer) sendo estes</p><p>amplificados pela válvula V1 (pinos 1, 2 e 3). O sinal ou</p><p>sinais sairão pela placa amplificados, estando em um</p><p>nível DC de aproximadamente 170V, diferente do</p><p>exemplo anterior. O sinal é então acoplado via C10, onde</p><p>o nível DC é desacoplado e onde passaremos a ter uma</p><p>tensão de grade de zero volt (pino 7 de V2). Aqui teremos</p><p>também um potenciômetro que fará o ajuste de tom, ou</p><p>seja, controlará o nível das altas frequências</p><p>amplificadas (R13). Assim a válvula V2 (parte 1), fará</p><p>outra amplificação de sinal entregando ao pino 2 da</p><p>mesma válvula (parte 2), o sinal com um nível DC de</p><p>aproximadamente 65V. Notem que aqui a válvula estará</p><p>em polarização, onde podemos visualizar uma tensão de</p><p>placa de 260V, que dará uma queda de tensão de 65V</p><p>sobre o resistor R17. Fica claro que sendo o resistor R20</p><p>de mesmo valor e estando em série com a válvula terá a</p><p>mesma queda de tensão, ou seja, 65V, sendo esta</p><p>a = anodo</p><p>g3 = grade supressora</p><p>g2 = grade auxiliar</p><p>g1 = grade de controle</p><p>k = catodo</p><p>ff = filamento</p><p>* = getter (absorvição de gases ou partículas)</p><p>PENTODO DE</p><p>AQUECIMENTO DIRETO</p><p>grade supressora ligada</p><p>externamente ao catodo</p><p>A</p><p>K</p><p>G1 Gs</p><p>Su</p><p>PENTODO DE</p><p>AQUECIMENTO INDIRETO</p><p>A</p><p>K</p><p>G1</p><p>Gs</p><p>Su</p><p>OBS: A grade Su deve</p><p>manter-se longe</p><p>(fisicamente) da G2 e</p><p>também da placa, devido a</p><p>polarização da grade Su</p><p>estar igual ao catodo. A</p><p>grade Su não tem facilidade</p><p>de liberação de elétrons,</p><p>visto que ela não trabalha</p><p>aquecida como o catodo.</p><p>aspecto físico da válvula pentodofigura 37</p><p>figura 36b</p><p>figura 36a</p><p>figura 36c</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>78 ELETRÔNICAFONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>7</p><p>2</p><p>9</p><p>3</p><p>1</p><p>6</p><p>1</p><p>6</p><p>2</p><p>7</p><p>2</p><p>7</p><p>3</p><p>8</p><p>3</p><p>8</p><p>7</p><p>2</p><p>5</p><p>5</p><p>1</p><p>9</p><p>5</p><p>4</p><p>5</p><p>4</p><p>4</p><p>4</p><p>9</p><p>3</p><p>+ -</p><p>M</p><p>IC</p><p>R</p><p>O</p><p>C</p><p>7</p><p>1</p><p>0</p><p>n</p><p>F</p><p>C</p><p>1</p><p>3</p><p>3</p><p>2</p><p>u</p><p>F</p><p>C</p><p>9</p><p>1</p><p>0</p><p>n</p><p>F</p><p>C</p><p>1</p><p>0</p><p>1</p><p>0</p><p>n</p><p>F</p><p>C</p><p>11</p><p>1</p><p>0</p><p>n</p><p>F</p><p>C</p><p>1</p><p>2</p><p>1</p><p>n</p><p>F</p><p>C</p><p>1</p><p>4</p><p>1</p><p>0</p><p>n</p><p>F</p><p>C</p><p>1</p><p>7</p><p>5</p><p>n</p><p>F</p><p>C</p><p>1</p><p>8</p><p>5</p><p>n</p><p>F</p><p>C</p><p>1</p><p>6</p><p>2</p><p>5</p><p>u</p><p>F</p><p>C</p><p>1</p><p>5</p><p>1</p><p>0</p><p>n</p><p>F</p><p>C</p><p>3</p><p>5</p><p>n</p><p>F</p><p>C</p><p>4</p><p>5</p><p>n</p><p>F</p><p>C</p><p>2</p><p>1</p><p>0</p><p>n</p><p>F</p><p>C</p><p>1</p><p>1</p><p>0</p><p>n</p><p>F</p><p>F</p><p>1</p><p>3</p><p>A</p><p>F</p><p>2</p><p>1</p><p>5</p><p>A</p><p>S</p><p>O</p><p>Q</p><p>U</p><p>E</p><p>T</p><p>E</p><p>A</p><p>C</p><p>S</p><p>O</p><p>Q</p><p>U</p><p>E</p><p>T</p><p>E</p><p>D</p><p>C</p><p>T</p><p>O</p><p>M</p><p>A</p><p>D</p><p>A</p><p>P</p><p>A</p><p>R</p><p>A</p><p>O</p><p>S</p><p>M</p><p>O</p><p>T</p><p>O</p><p>R</p><p>E</p><p>S</p><p>S</p><p>W</p><p>1</p><p>B</p><p>A</p><p>T</p><p>E</p><p>R</p><p>IA</p><p>+</p><p>6</p><p>V</p><p>C</p><p>5</p><p>3</p><p>2</p><p>u</p><p>F</p><p>C</p><p>6</p><p>3</p><p>2</p><p>u</p><p>F</p><p>R</p><p>5</p><p>5</p><p>0</p><p>0</p><p>k</p><p>W</p><p>R</p><p>7</p><p>1</p><p>0</p><p>0</p><p>k</p><p>W</p><p>V</p><p>1</p><p>V</p><p>1</p><p>V</p><p>2</p><p>V</p><p>2</p><p>V</p><p>5</p><p>V</p><p>3</p><p>V</p><p>4</p><p>V</p><p>1</p><p>V</p><p>2</p><p>V</p><p>6</p><p>V</p><p>3</p><p>T</p><p>4</p><p>2</p><p>1</p><p>2</p><p>T</p><p>5</p><p>2</p><p>1</p><p>9</p><p>V</p><p>4</p><p>R</p><p>9</p><p>2</p><p>7</p><p>0</p><p>k</p><p>W</p><p>R</p><p>8</p><p>5</p><p>0</p><p>0</p><p>k</p><p>W</p><p>V</p><p>O</p><p>L</p><p>U</p><p>M</p><p>E</p><p>R</p><p>1</p><p>3</p><p>5</p><p>0</p><p>0</p><p>k</p><p>W</p><p>T</p><p>O</p><p>M</p><p>R</p><p>11</p><p>1</p><p>0</p><p>0</p><p>k</p><p>W</p><p>R</p><p>1</p><p>0</p><p>2</p><p>7</p><p>0</p><p>k</p><p>W</p><p>R</p><p>1</p><p>2</p><p>4</p><p>,7</p><p>k</p><p>W</p><p>R</p><p>1</p><p>4</p><p>2</p><p>7</p><p>0</p><p>k</p><p>W</p><p>R</p><p>2</p><p>4</p><p>R</p><p>1</p><p>5</p><p>1</p><p>0</p><p>0</p><p>k</p><p>W</p><p>R</p><p>1</p><p>7</p><p>1</p><p>0</p><p>0</p><p>k</p><p>W</p><p>R</p><p>2</p><p>5</p><p>2</p><p>2</p><p>k</p><p>W</p><p>R</p><p>2</p><p>1</p><p>2</p><p>7</p><p>0</p><p>k</p><p>W</p><p>R</p><p>2</p><p>2</p><p>2</p><p>7</p><p>0</p><p>k</p><p>W</p><p>R</p><p>2</p><p>3</p><p>1</p><p>3</p><p>0</p><p>W</p><p>R</p><p>2</p><p>6</p><p>2</p><p>2</p><p>k</p><p>W</p><p>R</p><p>3</p><p>1</p><p>0</p><p>0</p><p>k</p><p>W</p><p>R</p><p>2</p><p>1</p><p>0</p><p>0</p><p>W</p><p>R</p><p>1</p><p>1</p><p>0</p><p>0</p><p>W</p><p>2</p><p>2</p><p>0</p><p>V</p><p>11</p><p>0</p><p>V</p><p>R</p><p>4</p><p>1</p><p>0</p><p>0</p><p>k</p><p>W</p><p>L</p><p>p</p><p>1</p><p>V</p><p>IB</p><p>R</p><p>A</p><p>D</p><p>O</p><p>R</p><p>R</p><p>2</p><p>0</p><p>1</p><p>0</p><p>0</p><p>k</p><p>W</p><p>R</p><p>1</p><p>8</p><p>4</p><p>7</p><p>0</p><p>k</p><p>W</p><p>R</p><p>1</p><p>6</p><p>3</p><p>k</p><p>W</p><p>R</p><p>2</p><p>2</p><p>2</p><p>7</p><p>0</p><p>k</p><p>W</p><p>M</p><p>IC</p><p>R</p><p>O</p><p>P</p><p>H</p><p>O</p><p>N</p><p>O</p><p>1</p><p>P</p><p>H</p><p>O</p><p>N</p><p>O</p><p>2</p><p>L</p><p>1</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>79ELETRÔNICA FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>também a tensão de G1 (via R18). O motivo desta</p><p>válvula possuir os mesmos valores de resistores</p><p>para a placa e catodo é que necessitaremos de</p><p>um sinal com fase invertida para a placa e com</p><p>mesma fase para o catodo; assim o sinal</p><p>reproduzido sairá com mesma amplitude tanto na</p><p>placa como no catodo (mas com fases</p><p>invertidas).</p><p>A saída de som será feita por duas válvulas</p><p>pentodo, sendo que os sinais entrarão pelas</p><p>grades 1 (pinos 2) com fases invertidas,</p><p>permitindo que ora seja polarizada uma das</p><p>válvulas, no caso V3 no semiciclo positivo do</p><p>sinal, sendo que no semiciclo seguinte</p><p>(negativo), é polarizada a válvula V4. Para a</p><p>produção da corrente alternada pelo alto-falante,</p><p>utilizamos um transformador push-pull, que ora</p><p>terá a corrente circulante por um enrolamento,</p><p>ora pelo outro.</p><p>A fonte de alimentação deste amplificador é feita</p><p>também no processo antigo, utilizando válvulas</p><p>retificadoras, que trabalham conforme descrição</p><p>feita para as válvulas diodos. Notem que seus</p><p>catodos estão ligados juntos, no ponto positivo</p><p>dos capacitores C5 e C6. Quando o</p><p>transformador T5219, recebe em seu secundário</p><p>a tensão induzida pela rede, ora ficará o ponto (1)</p><p>mais positivo, enquanto que o ponto (2) ficará</p><p>negativo; polarizará então a válvula V5 que está</p><p>apresentando em sua placa um potencial mais</p><p>positivo que o catodo (enquanto a válvula V6</p><p>ficará cortada). Já no semiciclo seguinte da rede,</p><p>haverá um potencial positivo em (2) e negativo</p><p>em (1), polarizando a válvula V6, ficando cortada</p><p>a válvula V5. Notem que ao aumentarmos o</p><p>volume do amplificador, haverá uma elevação no</p><p>consumo, causando certa ondulação (ripple) na</p><p>fonte. Assim torna-se necessário o chamado</p><p>“choque de filtro” que terá como função bloquear</p><p>qualquer baixa frequência (ondulação da tensão</p><p>da fonte), produzindo uma tensão contínua pura</p><p>para alimentação das grades auxiliares e demais</p><p>circuitos de pré-amplificação.</p><p>Ainda temos neste circuito, o chamado vibrador,</p><p>que foi muito utilizado em aparelhos valvulares</p><p>antigos; tem como função fazer que a tensão de</p><p>uma bateria de 6V, possa ser chaveada em uma</p><p>frequência aproximada de 60Hz, produzindo</p><p>assim uma corrente alternada pelo primário</p><p>auxiliar do transformador T5219, induzindo no</p><p>secundário as tensões normais para o trabalho</p><p>do amplificador.</p><p>Este vibrador é constituído internamente por um</p><p>solenoide que vai jogando a massa ora um dos</p><p>extremos do enrolamento do transformador, ora</p><p>outro, produzindo a corrente (alternada) que ora</p><p>circulará</p><p>em um dos enrolamentos e ora em</p><p>outro, sendo as variações de campo induzida</p><p>para o secundário.</p><p>Apesar do circuito mostrado aqui ser antigo,</p><p>servirá como base para a análise tanto de</p><p>funcionamento quanto de manutenção dos</p><p>modernos pré-amplificadores e amplificadores</p><p>de potência valvulados, que a cada dia voltam a</p><p>ocupar seu espaço no mundo do som</p><p>profissional.</p><p>7</p><p>2</p><p>9</p><p>3</p><p>1</p><p>6</p><p>1</p><p>6</p><p>2</p><p>7</p><p>2</p><p>7</p><p>3</p><p>8</p><p>3</p><p>8</p><p>7</p><p>2</p><p>9</p><p>3</p><p>M</p><p>IC</p><p>R</p><p>O</p><p>C</p><p>7</p><p>1</p><p>0</p><p>n</p><p>F</p><p>C</p><p>1</p><p>3</p><p>3</p><p>2</p><p>u</p><p>F</p><p>C</p><p>9</p><p>1</p><p>0</p><p>n</p><p>F</p><p>C</p><p>1</p><p>0</p><p>1</p><p>0</p><p>n</p><p>F</p><p>C</p><p>11</p><p>1</p><p>0</p><p>n</p><p>F</p><p>C</p><p>1</p><p>2</p><p>1</p><p>n</p><p>F</p><p>C</p><p>1</p><p>4</p><p>1</p><p>0</p><p>n</p><p>F</p><p>C</p><p>1</p><p>7</p><p>5</p><p>n</p><p>F</p><p>C</p><p>1</p><p>8</p><p>5</p><p>n</p><p>F</p><p>C</p><p>1</p><p>6</p><p>2</p><p>5</p><p>u</p><p>F</p><p>C</p><p>1</p><p>5</p><p>1</p><p>0</p><p>n</p><p>F</p><p>R</p><p>5</p><p>5</p><p>0</p><p>0</p><p>k</p><p>W</p><p>R</p><p>7</p><p>1</p><p>0</p><p>0</p><p>k</p><p>W</p><p>V</p><p>1</p><p>V</p><p>1</p><p>V</p><p>2</p><p>V</p><p>2</p><p>V</p><p>3</p><p>T</p><p>4</p><p>2</p><p>1</p><p>2</p><p>V</p><p>4</p><p>R</p><p>9</p><p>2</p><p>7</p><p>0</p><p>k</p><p>W</p><p>R</p><p>8</p><p>5</p><p>0</p><p>0</p><p>k</p><p>W</p><p>V</p><p>O</p><p>L</p><p>U</p><p>M</p><p>E</p><p>R</p><p>1</p><p>3</p><p>5</p><p>0</p><p>0</p><p>k</p><p>W</p><p>T</p><p>O</p><p>M</p><p>R</p><p>11</p><p>1</p><p>0</p><p>0</p><p>k</p><p>W</p><p>R</p><p>1</p><p>0</p><p>2</p><p>7</p><p>0</p><p>k</p><p>W</p><p>R</p><p>1</p><p>2</p><p>4</p><p>,7</p><p>k</p><p>W</p><p>R</p><p>1</p><p>4</p><p>2</p><p>7</p><p>0</p><p>k</p><p>W</p><p>R</p><p>2</p><p>4</p><p>R</p><p>1</p><p>5</p><p>1</p><p>0</p><p>0</p><p>k</p><p>W</p><p>R</p><p>1</p><p>7</p><p>1</p><p>0</p><p>0</p><p>k</p><p>W</p><p>R</p><p>2</p><p>5</p><p>2</p><p>2</p><p>k</p><p>W</p><p>R</p><p>2</p><p>1</p><p>2</p><p>7</p><p>0</p><p>k</p><p>W</p><p>R</p><p>2</p><p>2</p><p>2</p><p>7</p><p>0</p><p>k</p><p>W</p><p>R</p><p>2</p><p>3</p><p>1</p><p>3</p><p>0</p><p>W</p><p>R</p><p>2</p><p>6</p><p>2</p><p>2</p><p>k</p><p>W</p><p>+</p><p>3</p><p>4</p><p>0</p><p>V</p><p>+</p><p>3</p><p>2</p><p>5</p><p>V</p><p>R</p><p>2</p><p>0</p><p>1</p><p>0</p><p>0</p><p>k</p><p>W</p><p>R</p><p>1</p><p>8</p><p>4</p><p>7</p><p>0</p><p>k</p><p>W</p><p>R</p><p>1</p><p>6</p><p>3</p><p>k</p><p>W</p><p>R</p><p>2</p><p>2</p><p>2</p><p>7</p><p>0</p><p>k</p><p>W</p><p>M</p><p>IC</p><p>R</p><p>O</p><p>P</p><p>H</p><p>O</p><p>N</p><p>O</p><p>1</p><p>P</p><p>H</p><p>O</p><p>N</p><p>O</p><p>2</p><p>0</p><p>V</p><p>2</p><p>0</p><p>0</p><p>V</p><p>0</p><p>V</p><p>0</p><p>V</p><p>0</p><p>V</p><p>1</p><p>,2</p><p>V</p><p>1</p><p>7</p><p>5</p><p>V</p><p>0</p><p>V</p><p>2</p><p>9</p><p>5</p><p>V</p><p>1</p><p>5</p><p>5</p><p>V</p><p>4</p><p>,5</p><p>V</p><p>1</p><p>3</p><p>5</p><p>V</p><p>1</p><p>4</p><p>8</p><p>V</p><p>0</p><p>V</p><p>1</p><p>8</p><p>0</p><p>V</p><p>0</p><p>V 1</p><p>0</p><p>V</p><p>0</p><p>V</p><p>0</p><p>V</p><p>3</p><p>3</p><p>5</p><p>V</p><p>3</p><p>3</p><p>5</p><p>V</p><p>A</p><p>N</p><p>Á</p><p>L</p><p>IS</p><p>E</p><p>D</p><p>E</p><p>D</p><p>E</p><p>F</p><p>E</p><p>IT</p><p>O</p><p>S</p><p>E</p><p>M</p><p>A</p><p>M</p><p>P</p><p>L</p><p>IF</p><p>IC</p><p>A</p><p>D</p><p>O</p><p>R</p><p>E</p><p>S</p><p>V</p><p>A</p><p>L</p><p>V</p><p>U</p><p>L</p><p>A</p><p>D</p><p>O</p><p>S</p><p>P</p><p>U</p><p>S</p><p>H</p><p>-P</p><p>U</p><p>L</p><p>L</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>80 ELETRÔNICAFONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>A análise de defeitos em circuitos com válvulas deverá</p><p>sempre seguir a mesma lógica de circuitos</p><p>transistorizados, baseando-se em circuitos “séries” e nas</p><p>proporções das resistências com suas quedas de</p><p>tensão.</p><p>Devemos primeiramente entender o funcionamento do</p><p>circuito e qual defeito ele está apresentando, depois</p><p>devemos identificar qual parte do circuito não está</p><p>funcionando adequadamente e por último achar os</p><p>componentes defeituosos que podem causar o defeito</p><p>apresentado. Sempre tomando como base as tensões de</p><p>polarização e correntes circulantes pelo circuito.</p><p>Na página anterior temos o mesmo amplificador push-</p><p>pull utilizado, mas sem a fonte de alimentação, que está</p><p>apresentando som muito baixo e com distorção na saída,</p><p>encontre a partir das tensões indicadas o componente</p><p>defeituoso.</p><p>Resposta do defeito (página anterior): Começamos a</p><p>análise verificando que as duas válvulas da saída estão</p><p>polarizadas aparentemente corretas, pois há uma queda</p><p>de 10V sobre o resistor R23, indicando que há corrente</p><p>circulante pelas válvulas de saída.</p><p>Quando chegamos à válvula V2 (2ª parte), vemos que</p><p>sua tensão de placa está baixa com 180V (deveria ter</p><p>mais de 200V) e a tensão de catodo está alta com 148,5V</p><p>(deveria ter menos de 100V). Assim, podemos afirmar</p><p>que esta válvula está muito polarizada, o que faz com que</p><p>o sinal de áudio acabe sendo distorcido. Observando a</p><p>tensão de grade 1 desta válvula, vemos que está com</p><p>+155V, quando deveria ter normalmente menos de 70V.</p><p>Mas note que a tensão de grade 1, deveria ter a mesma</p><p>tensão que está entre R19/R20, que apresenta para o</p><p>defeito 135V, mas está maior.</p><p>Podemos ter então uma fuga interna da válvula (de placa</p><p>para a grade) que é muito difícil ou ainda uma fuga no</p><p>capacitor C12, aumentando a tensão de grade e levando</p><p>a válvula a quase saturação. Logo, temos uma fuga no</p><p>capacitor 12.</p><p>Para detalhes sobre amplificadores valvulados, e outras</p><p>matérias sobre áudio profissional, acesse:</p><p>http://audiolist.org/forum/kb.php?mode=article&k=266</p><p>ANÁLISE DE DEFEITOS (esquema da página anterior)</p><p>As válvulas têm um código e por trás dele há</p><p>uma série de características do componente.</p><p>Os dois sistemas de identificação são:</p><p>1 - Americano - Este só indica a tensão do</p><p>filamento (1º número). As letras que seguem</p><p>não dá para ter uma idéia do tipo e</p><p>características da válvula. Para obter estas</p><p>informações é necessário consultar um</p><p>manual de válvulas. Exemplo: A válvula</p><p>6AQ5 funciona com 6 V no filamento e é um</p><p>pentodo amplificador de potência. Pode ser</p><p>usada em rádios , aparelhos de som ou</p><p>televisão. A válvula 12AU7 é um duplo</p><p>triodo, podendo funcionar como pré</p><p>amplificadora ou como osciladora nos</p><p>circuitos horizontal e vertical dos TVs.</p><p>2 - Europeu - Este indica pelo menos o tipo</p><p>da válvula. Começa com letras. A 1ª letra</p><p>indica a tensão ou corrente do filamento. As</p><p>seguintes indicam qual é o tipo da válvula.</p><p>Abaixo temos uma tabela:</p><p>1ª letra - filamento:</p><p>A - 4 V; D - 1,4 V; E - 6 V; G - 5 V; K - 2 V; H</p><p>- 150 mA; P - 19 V, 300 mA; U - 50 V, 100</p><p>mA; X - 600 mA; Y - 400 mA; Z - válvula de</p><p>gás sem filamento.</p><p>2ª letra - tipo:</p><p>A - diodo simples</p><p>B - duplo diodo</p><p>C - triodo comum</p><p>D - triodo de potência</p><p>E - tetrodo comum</p><p>F - pentodo comum</p><p>H - hexodo ou heptodo</p><p>K - octodo</p><p>L - tetrodo ou pentodo de potência</p><p>M - olho mágico</p><p>Q - eneodo (9 eletrodos)</p><p>X - válvula retificadora a gás</p><p>Y - válvula retificadora comum</p><p>Z - válvula duplo diodo usada como</p><p>retificadora de onda completa</p><p>Exemplo: A válvula ECL82 funciona com 6 V</p><p>no filamento, é dupla, tem um triodo (letra C)</p><p>e um pentodo de potência (letra L).</p><p>veja mais detalhes em:</p><p>http://www.mktbrasil.com.br/valvulaseletronic</p><p>as</p><p>COMO IDENTIFICAR VÁLVULAS</p><p>Atenção: após a leitura e/ou estudo detalhado desta aula, parta para a feitura dos</p><p>blocos de exercícios M4-21 à M4-24. Não prossiga para a aula seguinte sem ter</p><p>certeza que seu resultado nos blocos é acima de 85%. Lembre-se que o verdadeiro</p><p>aprendizado, com retenção das informações desta aula, somente será alcançado com</p><p>todos os exercícios muito bem feitos. Portanto, tenha paciência pois será no dia-a-dia</p><p>da feitura dos blocos alcançará um excelente nível em eletrônica.</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>81ELETRÔNICA FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>AULA</p><p>7</p><p>POTÊNCIAS HI-FI SOM AMBIENTE - I</p><p>Amplificador prático 30+30W com controle tonal</p><p>Análise de Defeitos de Amplificadores de Potência</p><p>A amplificação e reforço do sinal em alta potência</p><p>Distorção causada pelo capacitor de acomplamento</p><p>A eliminação do capacitor de acoplamento</p><p>Os amplificadores em ponte (Bridge)</p><p>Na figura 1, vemos um outro amplificador de baixa</p><p>potência utilizado em pequenos rádios portáteis.</p><p>Podemos afirmar que sua saída de som forneceria não</p><p>mais que 2 W de potência.</p><p>Apesar de ser um amplificador de baixa potência, ele</p><p>apresenta no transistor Q3 uma compensação da</p><p>corrente quiescente dos dois transistores de saída, ou</p><p>seja, seu objetivo é controlar a corrente que vai para os</p><p>transistores Q1 e Q2, de forma a evitar a distorção</p><p>cruzada (no caso de pouca polarização para eles) ou o</p><p>aquecimento excessivo (no caso de muita polarização</p><p>para eles). Ainda com respeito ao transistor Q3,</p><p>podemos dizer que os resistores R5 e R3, possuem</p><p>valores diferentes, sendo o menor a referência de</p><p>polarização e o maior uma pequena redução no valor da</p><p>equivalência de forma a termos um valor resistivo entre o</p><p>menor valor e o próximo valor comercial. Assim não se</p><p>faz necesária a utilização de resistores de valores</p><p>especiais ou de grande precisão.</p><p>Outra característica importante, são os diodos D1 e D2</p><p>que formam uma compensação de polarização para</p><p>transistor Q5. Na base do transistor Q5 devemos ter uma</p><p>tensão maior do que o ½ Vcc de saída (3V), ou seja,</p><p>cerca de 4V; no anodo do diodo D1 haverá a tensão de</p><p>1,2V, permitindo a diminuição do valor do resistor R11,</p><p>tornando com valor muito semelhante a R10 e com isto</p><p>melhorando a estabilidade de polarização para Q5.</p><p>Podemos a partir deste amplificador, tomar como base os</p><p>reforçadores de corrente de saída (Q1 e Q2), o transistor</p><p>de corrente de repouso (Q3), o transistor Driver ou</p><p>amplificador de tensão final (Q4), e finalmente o</p><p>amplificador inicial e também controlador via</p><p>realimentação negativa da tensão de saída (Q5).</p><p>Na figura 2, apresentamos uma extensão do amplificador</p><p>mostrado anteriormente, onde podemos ver que foram</p><p>acrescentados os transistores Q6 e Q7. Para</p><p>que isso</p><p>fosse possível, foram colocados o resistor de emissor de</p><p>Q1 (R14), e também o resistor de coletor em Q2 (R12);</p><p>isto permite que em determinada corrente de saída os</p><p>transistores Q6 e Q7 possam ser excitados. Outra</p><p>observação importante a ser feita é que a tensão de</p><p>alimentação passou a ser de 50 volts.</p><p>Temos neste amplificador várias considerações a fazer</p><p>como mostramos na figura 2 a, b, c. A figura 2a, diz que os</p><p>transistores deverão suportar um mínimo de 30% a mais</p><p>de tensão entre seus coletores e emissores.</p><p>Notem que agora temos uma tensão muito superior ao</p><p>que foi mostrada anteriormente (em vez de 6 volts, temos</p><p>agora 50 volts), e isso faz com que os transistores,</p><p>passem a ter tensões máximas de coletor-emissor</p><p>em torno de 70 volts. Também destacam-se que os</p><p>transistores Q6 e Q7 deverão suportar uma corrente de 6</p><p>amperes.</p><p>Na figura 2b destacamos que os resistores também</p><p>deverão ter seus valores alterados para valores maiores,</p><p>principalmente os que encontram-se próximo da</p><p>entrada; os resistores R13 e R15 localizados nos</p><p>coletores dos transistores de saída (Q6 e Q7), deverão</p><p>ter valores abaixo de 1 ohm. Finalmente a figura 2c,</p><p>mostra também que os capacitores deverão ter tensão</p><p>de isolação 30% e maior que a tensão de alimentação.</p><p>Observando melhor a saída de som formada agora pelos</p><p>transistor Q6 e Q7, vemos que</p><p>apesar de serem transistores</p><p>NPN foram configurados para</p><p>receber a excitação de uma saída</p><p>classe B ou AB. Os transistores</p><p>Q1 e Q2 que no amplificador de</p><p>baixa potência era a própria saída</p><p>de som criando reforço de</p><p>corrente, passam a ser agora</p><p>excitadores cumprindo o mesmo</p><p>papel, ou seja, continuam a ser</p><p>reforçadores de corrente.</p><p>O funcionamento da saída de</p><p>s o m c o m c a p a c i t o r d e</p><p>acoplamento</p><p>Observando agora a figura 3a,</p><p>podemos ver que o semi-ciclo</p><p>positivo que excitará o alto-</p><p>REVISÃO GERAL - AMPLIFICADORES DE MAIOR POTÊNCIA</p><p>6V</p><p>Q1</p><p>Q3</p><p>Q4</p><p>Q5</p><p>Q2</p><p>AF1</p><p>C1</p><p>C2</p><p>C3</p><p>C4</p><p>R3</p><p>R7</p><p>Rx*</p><p>R6</p><p>R8</p><p>R9</p><p>R10</p><p>R11</p><p>D1</p><p>D2</p><p>P1</p><p>IN</p><p>R5</p><p>R4</p><p>R2</p><p>figura 1</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>82 ELETRÔNICAFONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>falante, será feito pela polarização do transistor Q6, que</p><p>permitirá a carga de C1 através da bobina do alto-falante</p><p>completando o circuito à massa; notem que neste caso o</p><p>transistor Q7 se mantém cortado, não permitindo que a</p><p>corrente seja desviada para a massa, sendo a corrente</p><p>totalmente aproveitada para excitação do alto-falante.</p><p>Na figura 3b, podemos ver que o transistor Q6 encontra-</p><p>se cortado, sendo que agora o transistor Q7 passa a</p><p>conduzir. Vejam que a polarização de Q7 depende</p><p>também da polarização de Q2, ou seja, deverá existir um</p><p>potencial mais baixo na base de Q2, permitindo assim</p><p>sua polarização emissor-base e consequentemente</p><p>circulação de corrente entre emissor de coletor; com o</p><p>aumento da tensão de coletor de Q2, atingiremos a</p><p>tensão de 0,6 volts necessária polarização base-emissor</p><p>de Q7, com isso, sua resistência coletor-emissor cai</p><p>permit indo a descarga do capaci tor C1 e</p><p>consequentemente, movendo o cone do alto-falante</p><p>para trás.</p><p>Amplificadores estereofônico de 30 + 30 W</p><p>Na figura 4, podemos ver um amplificador completo de</p><p>aproximadamente 30 W de potência; no lado de baixo</p><p>da figura temos o canal 2, ou seja, um outro canal onde</p><p>temos os mesmos componentes no circuito mostrado no</p><p>canal 1, excitando um outro alto-falante; na figura 5</p><p>mostramos a fonte de alimentação utilizada para esses</p><p>amplificadores, onde a tensão de saída (40 volts),</p><p>alimenta os dois amplificadores de potência.</p><p>Temos também na figura 6, o desenho completo da placa</p><p>50V</p><p>Q1</p><p>Q6</p><p>Q3</p><p>Q4</p><p>Q5</p><p>Q2</p><p>Q7</p><p>AF1</p><p>C1</p><p>C2</p><p>C3</p><p>C4</p><p>R3</p><p>R7</p><p>R14</p><p>R13</p><p>R12</p><p>R15</p><p>R6</p><p>R8</p><p>R9</p><p>R10</p><p>R11</p><p>D1</p><p>D2</p><p>P1</p><p>IN</p><p>R5</p><p>R4</p><p>R2</p><p>Os transistores deverão suportar um</p><p>mínimo de 30% a mais de tensão entre</p><p>coletor e emissor. Deverão também</p><p>suportar uma corrente maior que 6A</p><p>(TRANSISTORES DE SAÍDA )</p><p>Os capacitores deverão ter suas tensões de</p><p>isolação alteradas, para 30% a mais (NO</p><p>MÍNIMO ) em relação a tensão de trabalho.</p><p>Os resistores deverão ter seus valores</p><p>alterados para mais, principalmente</p><p>próximo a entrada. Os resistores R3 e R15 ,</p><p>terão valores muito baixos (ABAIXO DE</p><p>1W) e servirão como proteção em caso de</p><p>fugas.</p><p>Q2</p><p>R12</p><p>50V</p><p>50V</p><p>50V</p><p>Q6</p><p>Q7</p><p>Q1</p><p>Q7</p><p>Q6</p><p>C1</p><p>C1</p><p>figura 2</p><p>figura 3a</p><p>2a</p><p>2b</p><p>2c</p><p>figura 3b</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>83ELETRÔNICA FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>40V</p><p>Q101</p><p>2SD313</p><p>Q107</p><p>BC546B</p><p>Q105</p><p>BC546B</p><p>Q103</p><p>BC556B</p><p>Q106</p><p>BC556B</p><p>Q104</p><p>BC548</p><p>Q102</p><p>2SD313</p><p>C101</p><p>470mF/40V</p><p>C103</p><p>47mF/25V</p><p>C105</p><p>15pF</p><p>C109</p><p>220pF</p><p>C108</p><p>470pF</p><p>C115</p><p>22pF</p><p>C107</p><p>10mF/25V</p><p>C110</p><p>1mF/63V</p><p>C130</p><p>1mF/63V</p><p>C104</p><p>220mF/16V</p><p>C106</p><p>4,7mF/40VC111</p><p>47mF/25V</p><p>R101</p><p>0,47W/4W</p><p>R103</p><p>4,7W</p><p>R104</p><p>4,7W</p><p>R105</p><p>220W</p><p>R113</p><p>220W</p><p>R114</p><p>560W</p><p>R116</p><p>820W</p><p>R115</p><p>56kW</p><p>R117</p><p>12kW</p><p>R131</p><p>18kW</p><p>R130</p><p>47kW</p><p>R119</p><p>82kW</p><p>R120</p><p>1kW</p><p>P102</p><p>220kW</p><p>P101</p><p>100kW</p><p>R118</p><p>10kW</p><p>R107</p><p>220W</p><p>R108</p><p>1,5kW R109</p><p>5,6kW</p><p>R111</p><p>47kW</p><p>R112</p><p>2k2W</p><p>R110</p><p>3,9kW</p><p>R102</p><p>0,47W/4W</p><p>INL</p><p>AO OUTRO</p><p>CANAL</p><p>R124</p><p>33kW</p><p>R121</p><p>1,5kW</p><p>R125</p><p>390W</p><p>R122</p><p>390W</p><p>R126</p><p>150W</p><p>R123</p><p>220W</p><p>P103</p><p>10kW x 2</p><p>R106</p><p>4,7W/0,5W</p><p>C113</p><p>1mF/63V</p><p>C112</p><p>330F</p><p>P10</p><p>10kW x 2</p><p>P104</p><p>10kW x 2</p><p>40V</p><p>INR CANAL 02 Numeração par ( 2xx ) de componentes</p><p>C114</p><p>27nF</p><p>C115</p><p>120nF</p><p>C102</p><p>47nF</p><p>040306 050201 07 08</p><p>40V</p><p>C131</p><p>10nF</p><p>S01 F01</p><p>1A</p><p>S02</p><p>110Vac</p><p>220Vac</p><p>110Vac</p><p>110Vac</p><p>35Vac/2A</p><p>Tr01</p><p>D01, D02,D03 e D04</p><p>1N5402</p><p>C120</p><p>2200mF</p><p>63V</p><p>C117</p><p>10nF</p><p>C118</p><p>10nF</p><p>C116</p><p>10nF</p><p>C119</p><p>10nF</p><p>Componentes deste lado</p><p>ligados a placa</p><p>figura 4</p><p>figura 5</p><p>figura 4a</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>84 ELETRÔNICAFONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>D1</p><p>D2</p><p>D3</p><p>D4</p><p>Q101 Q201</p><p>Q107 Q207</p><p>R108 R208</p><p>R107 R207</p><p>C121</p><p>R109 R209</p><p>R103 R203R110</p><p>R112 R101</p><p>Q104</p><p>R111</p><p>J</p><p>R104</p><p>Q102</p><p>Q103</p><p>R102</p><p>R105</p><p>C102C103</p><p>C10</p><p>C120a</p><p>R124</p><p>R125 R130</p><p>R106</p><p>C104</p><p>C111R131</p><p>R119</p><p>C105</p><p>Q105</p><p>Q106</p><p>R113</p><p>R117</p><p>C106</p><p>C109</p><p>C110</p><p>FUSÍVEL</p><p>SW1</p><p>R114</p><p>C125 R115</p><p>R116</p><p>C107</p><p>C108</p><p>R118</p><p>C114</p><p>C115</p><p>C215</p><p>R126</p><p>R226</p><p>C112</p><p>C212 R122</p><p>C212</p><p>C113</p><p>R222</p><p>C214</p><p>R123</p><p>R121 R221</p><p>C130</p><p>C230</p><p>R223</p><p>C121</p><p>R210</p><p>R212 R201</p><p>Q204</p><p>R211</p><p>J</p><p>R204</p><p>Q202</p><p>Q203</p><p>R202</p><p>R205</p><p>C202C203</p><p>C20</p><p>R224</p><p>R225 R230</p><p>R206</p><p>C204</p><p>C211R231</p><p>R219</p><p>C205</p><p>Q205</p><p>Q206</p><p>R213</p><p>R217</p><p>C206</p><p>C209</p><p>C210</p><p>R214</p><p>C225 R215</p><p>R216</p><p>C207</p><p>C208</p><p>R218</p><p>R120 R220</p><p>P104</p><p>P204 P103</p><p>P203</p><p>P102</p><p>P101</p><p>P201</p><p>C120b</p><p>figura 6</p><p>figura 7</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>85ELETRÔNICA FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>de circuito impresso para esses dois amplificadores e na</p><p>figura 7 o desenho da disposição de componentes na</p><p>placa de circuito impresso.</p><p>Voltando a figura 4, temos neste amplificador os dois</p><p>transistores de saída formados pelo transistor Q 101 e</p><p>Q102; esses transistores devem ser montados em</p><p>dissipador de calor. Os transistores excitadores para</p><p>saída, são Q107 e Q 103, que por sua vez formam o par</p><p>casado (NPN-PNP). O transistor Q104, trabalha no</p><p>controle de corrente para os transistores de saída, onde</p><p>podemos notar que a polarização de base é feita pela</p><p>combinação de três resistores (R110, R111 e R112).</p><p>Como a amplificação de tensão é feita pelo transistor</p><p>Q105 que atua na malha de baixo do amplificador, a</p><p>malha de cima ficaria aparentemente desprovida de</p><p>excitação em tensão. Isto é compensado parcialmente</p><p>pelo capacitor C103, que se mantém carregado com</p><p>determinada tensão, fazendo com que, ao subir ou cair a</p><p>tensão de saída, este promoverá o aumento ou</p><p>diminuição da polarização do transistor Q107.</p><p>Caso o capacitor C103, não atue por algum motivo</p><p>(aberto), a amplificação do semi-ciclo positivo do sinal de</p><p>áudio será prejudicada, ficando com menor amplitude do</p><p>que deveria. Isto pode ser observado facilmente pelo</p><p>osciloscópio, onde visualizaremos uma maior</p><p>intensidade do semi-ciclo negativo em relação ao semi-</p><p>ciclo positivo.</p><p>Podemos ver também nesse amplificador, o transistor</p><p>Q106, que trabalha como um pré amplificador de sinal;</p><p>este recebe uma referência da tensão de saída</p><p>proveniente</p><p>de R115 e R116. A polarização de base</p><p>desse transistor é feita pelo divisor resistivo formado por</p><p>R130 e R131, sendo a tensão levada até à base pelo</p><p>resistor R119. Finalmente, o sinal de áudio entrará via</p><p>C130 até o potenciômetro de volume P101, sendo esse</p><p>sinal acoplado ao pré amplificador via capacitor C110.</p><p>Para que o sinal chegue ao alto-falante, a tensão média</p><p>de saída, em torno de 20 volts, deverá ser desacoplada</p><p>pelo capacitor C101; uma mostra da tensão que está</p><p>sobre alto-falante, será realimentada para a malha de</p><p>controle de tom, mais especificamente graves e agudos;</p><p>a complementação da realimentação se dará via C107</p><p>até o emissor do transistor Q106 .</p><p>Na figura 4a, temos um circuito semelhante ao explanado</p><p>anteriormente, tendo como ponto em comum a tensão de</p><p>polarização para o pré-amplificador, ou seja, a tensão do</p><p>divisor resistivo R130 e R131, vai para a base do</p><p>transistor Q106 através do resistor R119; o mesmo</p><p>ocorre no outro amplificador onde o resistor também</p><p>ligado ao divisor resistivo levará polarização à base do</p><p>pré amplificador.</p><p>A figura 5, mostra uma fonte de alimentação</p><p>convencional onde temos a entrada da rede ligada aos</p><p>pontos 1 e 2 da placa. Existe uma chave geral S01,</p><p>passando também pelo fusível F01. O transformador</p><p>TR01 possui dois enrolamentos primários, permitindo</p><p>assim que a bitola do fio tanto para um enrolamento</p><p>quanto para o outro, sejam iguais, diminuindo as</p><p>dimensões do transformador. A chave S02, será</p><p>responsável pela ligação do transformador na rede de</p><p>110 ou 220VAC. Na saída do transformador temos a</p><p>tensão de 35VAC, que é levada a uma ponte de diodos</p><p>para gerar aproximadamente 40VDC (um pouco maior).</p><p>O capacitor de filtro geral formado pelo C120 tem como</p><p>valor 2.200 uF por 63 volts de isolação; a qualidade final</p><p>do som, principalmente na máxima potência poderá ser</p><p>melhorada adaptando mais capacitores do mesmo valor,</p><p>montados em paralelo, nessa malha.</p><p>Resistores</p><p>R101, R201 = 0,47ohms 4W</p><p>R102, R202 = 0,47ohms 4W</p><p>R103, R203 = 4,7 ohms 1/4W</p><p>R104, R204 = 4,7 ohms 1/4W</p><p>R105, R205 = 220 ohms 1/4W</p><p>R106, R206 = 4,7 ohms 1/2W</p><p>R107, R207 = 220 ohms 1/4W</p><p>R108, R208 = 1,5k ohms 1/4W</p><p>R109, R209 = 5,6k ohms 1/4W</p><p>R110, R210 = 3,9k ohms 1/4W</p><p>R111, R211 = 47k ohms 1/4W</p><p>R112, R212 = 2,2k ohms 1/4W</p><p>R113, R213 = 220 ohms 1/4W</p><p>R114, R214 = 560 ohms 1/4W</p><p>R115, R215 = 56k ohms 1/4W</p><p>R116, R216 = 820 ohms 1/4W</p><p>R117, R217 = 12k ohms 1/4W</p><p>R118, R218 = 10k ohms 1/4W</p><p>R119, R219 = 82k ohms 1/4W</p><p>R120, R220 = 1k ohms 1/4W</p><p>R121, R221 = 1,5k ohms 1/4W</p><p>R122, R222 = 390 ohms 1/4W</p><p>R123, R223 = 220 ohms 1/4W</p><p>R124, R224 = 33k ohms 1/4W</p><p>R125, R225 = 390 ohms 1/4W</p><p>R126, R226 = 150 ohms 1/4W</p><p>Capacitores</p><p>C101, C201 = 470uF x 40V eletrolítico</p><p>C102, C202 = 47nF x 250V poliester</p><p>C103, C203 = 47uF x 25V poliester</p><p>C104, C204 = 220uF x 16V poliester</p><p>C105, C205 = 15pF x 50 a 250V cerâmico</p><p>C106, C206 = 4,7uF x 40V eletrolítico</p><p>C107, C207 = 10uF x 25V eletrolítico</p><p>C108, C208 = 470pF x 50 a 200V</p><p>cerâmico</p><p>C109, C209 = 220pF x 50 a 200Vcerâmico</p><p>C110, C210 = 1uF x 63V eletrolítico</p><p>C111, C211 = 47uF x 25V eletrolítico</p><p>C112, C212 = 330nF x 50 a 200V poliester</p><p>C113, C213 = 1uF x 63V eletrolítico</p><p>C114, C214 = 27nF x 40V poliester</p><p>C115, C215 =120nF x 40V poliester</p><p>C116, C117, C118, C119 = 10nF x 100V</p><p>poliester</p><p>C120a, C120b = 2200 uF x 63V</p><p>C130, C230 = 1uF x 63V</p><p>C131 = 10nF x 100V poliester</p><p>Diodos e transistores</p><p>D01, D02, D03, D04 = 1N5402</p><p>Q101, Q102, Q201, Q202 = 2SD313</p><p>transistor NPN</p><p>Q103, Q106, Q203, Q206 = BC556B</p><p>transistor PNP</p><p>Q104, Q204 = BC548 transistor NPN</p><p>Q105, Q107, Q205, Q207 = BC546B</p><p>transistor NPN</p><p>P101, P201 = potenciômetro duplo (log)</p><p>100k ohms</p><p>P102 = potenciômetro simples (lin) 220k</p><p>ohms</p><p>P103, P203 = potenciômetro duplo (lin) 10k</p><p>ohms</p><p>P104, P204 = potenciômetro duplo (lin) 10k</p><p>ohms</p><p>TR1 - Transf. 110+110 / 35Vac - 2A</p><p>S01 - chave liga-desl H-H encaixe de placa</p><p>S02 - chave 110-220V</p><p>rabicho de força padrão</p><p>alto-falantes ou caixas acústicas de 50W</p><p>cada</p><p>F01 - Fusível e porta fusível de 1A</p><p>Relação de componentes - placa estereo</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>86 ELETRÔNICAFONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>Nas figuras 8 a 11, apresentamos quatro amplificadores,</p><p>cujo funcionamento foi explanado no capítulo anterior.</p><p>Cada um desses quatro amplificadores, possui um</p><p>defeito diferente e somente com um componente</p><p>responsável pelo defeito.</p><p>O primeiro defeito (figura 8), diz que o amplificador não</p><p>funciona e a lâmpada em série de 60W, em que o</p><p>amplificador está ligado, não está acendendo. Neste</p><p>caso, a análise de defeitos poderá ser feita de uma forma</p><p>mais tranqüila e até um pouco mais demorada, pois não</p><p>há chances de queima dos transistores por aquecimento,</p><p>durante a análise.</p><p>O segundo defeito (figura 9), possui as mesmas</p><p>características do defeito anterior sendo que a lâmpada</p><p>em série também não acende. Nota-se também que o</p><p>defeito neste amplificador apresenta tensões</p><p>semelhantes (pelo menos iniciais) ao anterior.</p><p>O terceiro defeito (figura 10), já difere dos dois</p><p>anteriores pois apresenta na saída uma tensão baixa,</p><p>sendo que ele está funcionando, mas apresenta</p><p>aquecimento na etapa de potência; a lâmpada em série</p><p>também apresenta algum acendimento. A parte mais</p><p>interessante é a observação dizendo que "tensões</p><p>medidas com a lâmpada em série ligada ao aparelho", ou</p><p>seja, vemos que apesar da tensão de alimentação no</p><p>esquema apresentar-se com 40 volts, a mesma tensão</p><p>de alimentação medida apresentou somente 32 volts.</p><p>O quarto defeito (figura 11), é semelhante ao anterior</p><p>onde também temos acendimento da lâmpada e tensões</p><p>da fonte mais baixas; apesar disto o que difere em</p><p>relação ao defeito anterior é que o amplificador não</p><p>funciona.</p><p>Antes que o leitor parta para a leitura da análise das</p><p>páginas seguintes onde são relatadas as análises</p><p>defeitos e as conclusões obtidas, deve fazer o possível</p><p>para encontrar o componente defeituoso a partir das</p><p>figuras 9,10, 11,12; assim, o leitor formará em sua mente,</p><p>a técnica de raciocínio que é a ferramenta fundamental</p><p>para qualquer técnico que trabalha em manutenção e</p><p>base para a finalização de projetos avançados.</p><p>A ANÁLISE DE DEFEITOS EM AMPLIFICADORES DE POTÊNCIA</p><p>40V</p><p>Q101</p><p>2SD313</p><p>Q107</p><p>BC546B</p><p>Q105</p><p>BC546B</p><p>Q103</p><p>BC556B</p><p>Q106</p><p>BC556B</p><p>Q104</p><p>BC548</p><p>Q102</p><p>2SD313</p><p>C101</p><p>470mF/40V</p><p>C103</p><p>47mF/25V</p><p>C105</p><p>15pF</p><p>C109</p><p>220pF</p><p>C108</p><p>470pF</p><p>C115</p><p>22pF</p><p>C107</p><p>10mF/25V</p><p>C110</p><p>1mF/63V</p><p>C102</p><p>1mF/63V</p><p>C104</p><p>220mF/16V</p><p>C106</p><p>4,7mF/40VC111</p><p>47mF/25V</p><p>R101</p><p>0,47W/4W</p><p>R103</p><p>4,7W</p><p>R104</p><p>4,7W</p><p>R105</p><p>220W</p><p>R113</p><p>220W</p><p>R114</p><p>560W</p><p>R116</p><p>820W</p><p>R115</p><p>56kW</p><p>R117</p><p>12kW</p><p>R131</p><p>18kW</p><p>R130</p><p>47kW</p><p>R119</p><p>82kW</p><p>R120</p><p>1kW</p><p>P102</p><p>260kW</p><p>P101</p><p>100kW</p><p>R118</p><p>10kW</p><p>R107</p><p>220W</p><p>R108</p><p>1,5kW R109</p><p>5,6kW</p><p>R111</p><p>47kW</p><p>R112</p><p>2kW</p><p>R110</p><p>3,9kW</p><p>R102</p><p>0,47W/4W</p><p>EQUALIZADORINL</p><p>AO OUTRO</p><p>CANAL</p><p>40,0V38,6V</p><p>38,6V</p><p>5,0V</p><p>0V</p><p>11,3V</p><p>39,7V</p><p>38,1V</p><p>38,1V</p><p>38,0V</p><p>0V</p><p>38,6V</p><p>0V</p><p>0V</p><p>5,0V</p><p>5,0V</p><p>11,3V</p><p>0V</p><p>0V</p><p>38V</p><p>0V</p><p>0V</p><p>38,0V</p><p>1 Amplificador não funciona;</p><p>lâmpada em série de</p><p>60W não acende</p><p>40V</p><p>Q101</p><p>2SD313</p><p>Q107</p><p>BC546B</p><p>Q105</p><p>BC546B</p><p>Q103</p><p>BC556B</p><p>Q106</p><p>BC556B</p><p>Q104</p><p>BC548</p><p>Q102</p><p>2SD313</p><p>C101</p><p>470mF/40V</p><p>C103</p><p>47mF/25V</p><p>C105</p><p>15pF</p><p>C109</p><p>220pF</p><p>C108</p><p>470pF</p><p>C115</p><p>22pF</p><p>C107</p><p>10mF/25V</p><p>C110</p><p>1mF/63V</p><p>C102</p><p>1mF/63V</p><p>C104</p><p>220mF/16V</p><p>C106</p><p>4,7mF/40VC111</p><p>47mF/25V</p><p>R101</p><p>0,47W/4W</p><p>R103</p><p>4,7W</p><p>R104</p><p>4,7W</p><p>R105</p><p>220W</p><p>R113</p><p>220W</p><p>R114</p><p>560W</p><p>R116</p><p>820W</p><p>R115</p><p>56kW</p><p>R117</p><p>12kW</p><p>R131</p><p>18kW</p><p>R130</p><p>47kW</p><p>R119</p><p>82kW</p><p>R120</p><p>1kW</p><p>P102</p><p>260kW</p><p>P101</p><p>100kW</p><p>R118</p><p>10kW</p><p>R107</p><p>220W</p><p>R108</p><p>1,5kW R109</p><p>5,6kW</p><p>R111</p><p>47kW</p><p>R112</p><p>2kW</p><p>R110</p><p>3,9kW</p><p>R102</p><p>0,47W/4W</p><p>EQUALIZADORIN L</p><p>AO OUTRO</p><p>CANAL</p><p>40,0V35,7V</p><p>34,9V</p><p>0V</p><p>11,4V</p><p>39,3V</p><p>35,2V</p><p>35,0V</p><p>0,05V</p><p>34,5V</p><p>4,4V</p><p>5,0V</p><p>12,6V</p><p>12,2V</p><p>11,6V</p><p>0V</p><p>0V</p><p>35V</p><p>0V</p><p>0V</p><p>2 Amplificador não funciona</p><p>com baixa potência e</p><p>distorção; lâmpada em série</p><p>de 60W não acende</p><p>figura 8</p><p>figura 9</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>87ELETRÔNICA FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>De acordo com defeito mostrado na figura 8a, podemos</p><p>ver que a lâmpada em série não acende, e que a tensão</p><p>de 1/2 Vcc está acima do normal, com 38 volts; podemos</p><p>afirmar</p><p>assim que não há consumo na saída, ou</p><p>seja, pelos transistores Q101 e Q102 não circula</p><p>corrente ou praticamente nenhuma corrente.</p><p>Partindo agora para a observação da figura 8b,</p><p>temos uma queda de tensão no transistor Q101</p><p>de apenas 2 volts, enquanto que no transistor</p><p>Q102, uma queda de 38 volts. Poderíamos</p><p>afirmar pelas tensões medidas que o transistor</p><p>Q101 estaria conduzindo muito ou então que o</p><p>transistor Q102 estaria conduzindo pouco; o fato</p><p>é que, não havendo consumo de corrente a</p><p>afirmação correta é que o transistor Q102 está</p><p>conduzindo pouco, mostrando que devemos</p><p>começar a análise pela malha de baixo, ou seja,</p><p>pela polarização do transistor Q102.</p><p>A figura 8c, mostra claramente que análise deverá</p><p>começar conferindo as polarizações da malha de baixo</p><p>do amplificador, onde vemos que a base do transistor</p><p>40V</p><p>Q101</p><p>2SD313</p><p>Q107</p><p>BC546B</p><p>Q105</p><p>BC546B</p><p>Q103</p><p>BC556B</p><p>Q106</p><p>BC556B</p><p>Q104</p><p>BC548</p><p>Q102</p><p>2SD313</p><p>C101</p><p>470mF/40V</p><p>C103</p><p>47mF/25V</p><p>C105</p><p>15pF</p><p>C109</p><p>220pF</p><p>C108</p><p>470pF</p><p>C115</p><p>22pF</p><p>C107</p><p>10mF/25V</p><p>C110</p><p>1mF/63V</p><p>C102</p><p>1mF/63V</p><p>C104</p><p>220mF/16V</p><p>C106</p><p>4,7mF/40VC111</p><p>47mF/25V</p><p>R101</p><p>0,47W/4W</p><p>R103</p><p>4,7W</p><p>R104</p><p>4,7W</p><p>R105</p><p>220W</p><p>R113</p><p>220W</p><p>R114</p><p>560W</p><p>R116</p><p>820W</p><p>R115</p><p>56kW</p><p>R117</p><p>12kW</p><p>R131</p><p>18kW</p><p>R130</p><p>47kW</p><p>R119</p><p>82kW</p><p>R120</p><p>1kW</p><p>P102</p><p>260kW</p><p>P101</p><p>100kW</p><p>R118</p><p>10kW</p><p>R107</p><p>220W</p><p>R108</p><p>1,5kW R109</p><p>5,6kW</p><p>R111</p><p>47kW</p><p>R112</p><p>2kW</p><p>R110</p><p>3,9kW</p><p>R102</p><p>0,47W/4W</p><p>EQUALIZADORINL</p><p>AO OUTRO</p><p>CANAL</p><p>32V10,2V</p><p>9,2V</p><p>9,0V</p><p>0V</p><p>8,9V</p><p>27,3V</p><p>9,6V</p><p>9,6V</p><p>9,0V</p><p>0,7V</p><p>0,7V</p><p>8,4V</p><p>0V</p><p>0V</p><p>9,0V</p><p>9,0V</p><p>8,9V</p><p>0V</p><p>0V</p><p>9,0V</p><p>0V</p><p>0V</p><p>9,0V</p><p>3</p><p>Amplificador funciona com alguma distorção e aquece;</p><p>lâmpada em série acende com</p><p>alguma intensidade. OBS: tensões</p><p>medidas com a lâmpada</p><p>em série ligada ao</p><p>aparelho.</p><p>40V</p><p>Q101</p><p>2SD313</p><p>Q107</p><p>BC546B</p><p>Q105</p><p>BC546B</p><p>Q103</p><p>BC556B</p><p>Q106</p><p>BC556B</p><p>Q104</p><p>BC548</p><p>Q102</p><p>2SD313</p><p>C101</p><p>470mF/40V</p><p>C103</p><p>47mF/25V</p><p>C105</p><p>15pF</p><p>C109</p><p>220pF</p><p>C108</p><p>470pF</p><p>C115</p><p>22pF</p><p>C107</p><p>10mF/25V</p><p>C110</p><p>1mF/63V</p><p>C102</p><p>1mF/63V</p><p>C104</p><p>220mF/16V</p><p>C106</p><p>4,7mF/40VC111</p><p>47mF/25V</p><p>R101</p><p>0,47W/4W</p><p>R103</p><p>4,7W</p><p>R104</p><p>4,7W</p><p>R105</p><p>220W</p><p>R113</p><p>220W</p><p>R114</p><p>560W</p><p>R116</p><p>820W</p><p>R115</p><p>56kW</p><p>R117</p><p>12kW</p><p>R131</p><p>18kW</p><p>R130</p><p>47kW</p><p>R119</p><p>82kW</p><p>R120</p><p>1kW</p><p>P102</p><p>260kW</p><p>P101</p><p>100kW</p><p>R118</p><p>10kW</p><p>R107</p><p>220W</p><p>R108</p><p>1,5kW R109</p><p>5,6kW</p><p>R111</p><p>47kW</p><p>R112</p><p>2kW</p><p>R110</p><p>3,9kW</p><p>R102</p><p>0,47W/4W</p><p>EQUALIZADORINL</p><p>AO OUTRO</p><p>CANAL</p><p>32V14,2V</p><p>13,0V</p><p>1,8V</p><p>0V</p><p>8,9V</p><p>28,2V</p><p>13,6V</p><p>13,6V</p><p>13,0V</p><p>0,6V</p><p>0,6V</p><p>12,3V</p><p>1V</p><p>1,6V</p><p>1,9V</p><p>1,8V</p><p>8,9V</p><p>0V</p><p>0V</p><p>13V</p><p>0V</p><p>0V</p><p>13,0V</p><p>4 Amplificador não funciona e aquece; lâmpada em série acende com</p><p>alguma intensidade. OBS:</p><p>tensões medidas com a lâmpada em</p><p>série ligada ao aparelho.</p><p>RESOLUÇÕES DAS ANÁLISE DE DEFEITOS DAS FIGURAS ANTERIORES</p><p>Q102</p><p>40V</p><p>Q101</p><p>FONTE DE</p><p>ALIMENTAÇÃO</p><p>LÂMPADA EM SÉRIE</p><p>NÃO ACENDE</p><p>38,0V</p><p>40,0V</p><p>A</p><p>resistência</p><p>de Q102</p><p>é muito</p><p>maior que</p><p>a</p><p>resistência</p><p>de Q101</p><p>38,0V</p><p>2,0V</p><p>38,0V</p><p>Q102</p><p>40V</p><p>Q101</p><p>figura 10</p><p>figura 11</p><p>figura 8a figura 8b</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>88 ELETRÔNICAFONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>Q102, apresenta-se com zero volt; como a polarização</p><p>para Q102 depende de uma corrente circulante pelo</p><p>transistor Q103, verificando a tensão de seu coletor,</p><p>encontramos também zero volt; podemos afirmar que o</p><p>transistor Q103 está cortado, ou seja, não há circulação</p><p>de corrente entre emissor-coletor.</p><p>Passando agora para figura 8d, vemos a polarização</p><p>para o transistor Q103, onde no emissor encontramos 38</p><p>volts e na base 38,6 volts, que nos leva a afirmar que</p><p>esse transistor também está cortado (tensão de base</p><p>maior do que emissor). Como uma polarização para</p><p>Q103 depende do transistor Q105, conferindo também</p><p>sua polarização, vemos no coletor 38,6 volts; mas zero</p><p>volt, tanto no emissor como na base; podemos também</p><p>afirmar que esse transistor encontra-se cortado.</p><p>Passando agora para figura 8e, vemos que a polarização</p><p>para o transistor Q105 virá da condução do transistor</p><p>Q106; assim partimos para medição das tensões em seu</p><p>emissor com 5 volts e base com 11,3 volts; e também</p><p>podemos afirmar que esse transistor está cortado. Agora</p><p>surge uma grande dúvida, pois a tensão na base do</p><p>transistor Q106 está normal com 11,3 volts, mas sua</p><p>tensão de emissor muito baixa com apenas 5 volts.</p><p>Podemos notar também que o emissor do transistor</p><p>Q106 recebe a tensão de referência da saída que para</p><p>este defeito específico, está muito alta, com cerca de 38</p><p>volts. Observando novamente a tensão de saída com 38</p><p>volts, e logo após o resistor R115, com uma tensão em</p><p>torno de 5 volts (que é a mesma do emissor do transistor</p><p>Q106), já poderíamos afirmar que haveria uma fuga no</p><p>capacitor C106.</p><p>O técnico deve ter muito cuidado nas conclusões finais</p><p>da análise do defeito, pois algumas considerações</p><p>devem ser feitas antes da conclusão final. A figura 8f,</p><p>mostra bem isto: como temos uma tensão de 38 volts no</p><p>lado direito do resistor R115 e apenas 5 volts do lado</p><p>esquerdo do mesmo, poderíamos afirmar que haveria</p><p>uma fuga no capacitor C106; mas a conclusão disso só</p><p>poderia ser finalizada observando a tensão do lado</p><p>esquerdo do resistor R116, que apresenta a mesma</p><p>tensão de 5 volts. Temos uma grande queda de tensão</p><p>sobre os R115 (33 volts) enquanto que sobre o R116 não</p><p>há queda. Isto confirma que realmente está havendo</p><p>uma fuga no capacitor C106 que é a causa do defeito.</p><p>O aluno ainda poderia afirmar que o resistor R115</p><p>poderia estar alterado, mas se assim fosse, deveria</p><p>haver uma queda mínima (pouco menos de um volt)</p><p>sobre o resistor R116.</p><p>2) Neste amplificador, apesar da lâmpada em série</p><p>também não acender, ele funciona apresentando uma</p><p>baixa potência de saída e ainda distorção. A tensão de</p><p>1/2 Vcc apresenta-se com 35 volts, tensão muito</p><p>semelhante ao defeito anterior; assim partimos para</p><p>40V</p><p>Q101</p><p>Q103</p><p>Q102</p><p>R101</p><p>R104</p><p>R105</p><p>0V</p><p>0V</p><p>38V</p><p>Q105</p><p>Q103</p><p>C104 R105R113</p><p>38V</p><p>0V</p><p>0V</p><p>38,6V</p><p>0V</p><p>C105</p><p>40V 40V</p><p>Q101</p><p>Q102</p><p>Q105</p><p>C104R113</p><p>0V</p><p>0V</p><p>C106</p><p>4,7mF</p><p>R116</p><p>820W</p><p>R115</p><p>56kW</p><p>5,0V</p><p>38,0V</p><p>Q106</p><p>R117</p><p>5,0V</p><p>11,3V</p><p>11,3V</p><p>R119</p><p>82kW</p><p>R130</p><p>R131</p><p>0V 33,0V</p><p>Q101</p><p>C106</p><p>4,7mF</p><p>R116</p><p>820W</p><p>R115</p><p>56kW</p><p>5,0V</p><p>38,0V</p><p>Q106</p><p>5,0V</p><p>Fuga em</p><p>C106</p><p>Q102</p><p>40V</p><p>Q101</p><p>FONTE DE</p><p>ALIMENTAÇÃO</p><p>LÂMPADA EM SÉRIE</p><p>NÃO ACENDE</p><p>35V</p><p>40,0V</p><p>A</p><p>resistência</p><p>de Q102</p><p>é muito</p><p>maior que</p><p>a</p><p>resistência</p><p>de Q101</p><p>35V</p><p>5V</p><p>35V</p><p>Q102</p><p>40V</p><p>Q101</p><p>figura 8c</p><p>figura 8d</p><p>figura 8e</p><p>figura 8f</p><p>figura 9a figura 9b</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>89ELETRÔNICA FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>análise do defeito da figuras 9a até a figura 9f.</p><p>Na figura 9a, vemos que a tensão de saída está com 35</p><p>volts enquanto a tensão de alimentação com 40 volts.</p><p>Vemos na observação que a lâmpada em série não</p><p>acende, indicando que pela saída de som está circulando</p><p>pouca ou nenhuma corrente. Partindo para análise da</p><p>figura 9b, vemos que tendo uma tensão de saída de 35</p><p>volts poderemos ter o transistor Q101 conduzindo mais</p><p>ou ainda Q102 conduzindo menos; é claro que há a</p><p>pouca circulação de corrente na saída, definindo que o</p><p>transistor Q102 está conduzindo pouco.</p><p>Partindo agora para a análise da figura 9c, observamos</p><p>que a tensão na base de Q102 encontra-se com somente</p><p>em 0,05 volt, o mesmo ocorrendo no coletor do transistor</p><p>Q103. Observando agora a polarização do transistor</p><p>Q103, vemos que apresenta no emissor uma tensão de</p><p>35 volts enquanto que na base uma tensão de 34,5 volts;</p><p>como temos uma tensão e 0,5 volts entre base emissor</p><p>só poderia significar uma baixa polarização para esse</p><p>transistor o que pode ser comprovado pela tensão de</p><p>coletor somente de 0,05 volt.</p><p>A figura 9d, mostra que apesar do transistor Q103 estar</p><p>com baixa polarização, o transistor Q105 aparenta estar</p><p>com muita polarização, pois possui uma tensão de</p><p>emissor de 4,4 volts enquanto que em sua base</p><p>apresenta 5 volts.</p><p>Verificando agora a malha de realimentação negativa</p><p>(figura 9e), vemos que a tensão de saída encontra-se alta</p><p>com 35 volts, onde logo após R115 temos 12,6 volts.</p><p>Verificando a seqüência após R116 encontramos uma</p><p>tensão de 12,2 volts e finalmente na base do transistor</p><p>Q106 uma tensão de 11,6 volts.</p><p>Podemos notar que que</p><p>a malha de polarização para transistor o transistor Q106</p><p>encontra-se normal o que indicaria que esse transistor</p><p>está conduzindo muito, devido ao aumento da tensão de</p><p>saída (tensão maior em seu emissor). Somos obrigados</p><p>a voltar para a polarização do transistor Q105 onde na</p><p>base temos 5 volts, indicando que está muito bem</p><p>polarizado, o mesmo mostrado em seu emissor com 4,4</p><p>volts; mas considerando que a tensão em seu coletor</p><p>está muito alta não poderia estar conduzindo muito; logo,</p><p>para que a tensão de base-emissor de Q105 estivesse</p><p>alta, somente por uma alteração no resistor R113. A</p><p>figura 9f, mostra em detalhes a alteração do R113, que</p><p>faz o transistor Q105 conduzir menos, elevando seu</p><p>potencial de coletor e despolarizando os transistores da</p><p>malha de baixo do amplificador.</p><p>3) Para análise do amplificador da figura 10, podemos</p><p>observar que este funciona com distorção, além de</p><p>aquecer; indica também que a lâmpada em série acende</p><p>com alguma intensidade.</p><p>Não podemos esquecer na análise, que quando a</p><p>lâmpada em série está ligada ao aparelho e acende com</p><p>alguma intensidade, as tensões de alimentação caem.</p><p>Na figura 10a, vemos que apesar da tensão de</p><p>alimentação apresentar 40 volts, a tensão que foi medida</p><p>no mesmo foi de 32 volts (indicando que quando a</p><p>lâmpada em série está acendendo há uma diminuição da</p><p>tensão de alimentação do amplificador). A tensão de 1/2</p><p>Vcc, está baixa, indicando que poderíamos ter uma</p><p>menor condução do transistor Q101 ou maior condução</p><p>do transistor Q102. Observando agora o desenho da</p><p>figura 10b, vemos que a tensão de saída baixa e com um</p><p>acendimento da lâmpada em série, indica que está</p><p>40V</p><p>Q101</p><p>Q103</p><p>Q102</p><p>R101</p><p>R104</p><p>R105</p><p>0,05V</p><p>0,05V</p><p>35V</p><p>35V</p><p>34,5V</p><p>Q105</p><p>Q103</p><p>C104 R105R113</p><p>35V</p><p>0,05V</p><p>4,4V</p><p>34,5V</p><p>5V</p><p>C105</p><p>40V</p><p>Q105</p><p>C104R113</p><p>4,4V</p><p>5,0V</p><p>C106</p><p>4,7mF</p><p>R116</p><p>820W</p><p>R115</p><p>56kW</p><p>12,6V</p><p>Q106</p><p>R117</p><p>12,2V</p><p>11,4V</p><p>11,6V</p><p>R119</p><p>82kW</p><p>R130</p><p>R131</p><p>35V</p><p>40,0V</p><p>Q105</p><p>C104R113</p><p>5,0V</p><p>R117</p><p>Q106</p><p>4,4V</p><p>R113</p><p>alterado</p><p>figura 9c</p><p>figura 9d</p><p>figura 9e</p><p>figura 9f</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>90 ELETRÔNICAFONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>havendo uma circulação maior de corrente pela saída e</p><p>que o transistor Q102 está conduzindo mais; assim</p><p>começaremos a análise do defeito, pela malha de baixo.</p><p>Observando agora a figura 10c, vemos que o transistor</p><p>Q102 apresenta-se bem polarizado onde em sua base</p><p>encontramos 0,7 volt. Não podemos ainda tirar disto</p><p>nenhuma conclusão, pois se dizemos que o transistor</p><p>Q102 está conduzindo mais, a tensão</p><p>de coletor estará baixa (9 volts), e</p><p>apresentando uma tensão de base</p><p>condizente com sua polarização (0,7</p><p>volt).</p><p>Partindo agora para análise da figura</p><p>10d, encontramos no coletor do</p><p>transistor Q 103, uma tensão de 0,7</p><p>volt, enquanto em seu emissor uma</p><p>tensão de 9 volts em sua base com 8,4</p><p>volts. Como a polarização do transistor</p><p>Q102 depende do transistor Q103,</p><p>poderíamos dizer até aqui que</p><p>encontram-se bem polarizados.</p><p>Partindo agora para figura 10e,</p><p>observamos que a polarização para o</p><p>transistor Q103 é proveniente do</p><p>transistor Q105. Observando a tensão de coletor do</p><p>Q105, encontra-se com 8,4 volts "sugerindo" que se</p><p>estaria conduzindo muito; mas ao medir a tensão de</p><p>emissor com zero volt, e base com a mesma, podemos</p><p>afirmar que esse transistor está sem nenhuma</p><p>polarização.</p><p>Há uma polarização forte para o transistor Q103, em</p><p>direção ao potencial negativo, mas que não é feito</p><p>através do transistor Q105, nem por R113 ou C104. Na</p><p>figura 10f, vemos o motivo da boa polarização para</p><p>transistor Q103, ou seja, uma fuga entre base-coletor do</p><p>m e s m o , a u m e n t a n d o s u a p o l a r i z a ç ã o , e</p><p>conseqüentemente dos transistores da malha de baixo.</p><p>4) o amplificador da figura 11, apresenta a seguinte</p><p>característica: não funciona e saída de som aquece. É</p><p>fácil deduzir que a lâmpada em série está acendendo</p><p>com alguma intensidade. Não podemos esquecer</p><p>também que a lâmpada em série ao acender com alguma</p><p>intensidade, as tensões de polarização para o</p><p>amplificador caem (tensão da fonte de alimentação).</p><p>Partindo agora para análise da saída de som indicada na</p><p>figura 11a, vemos que a tensão de</p><p>alimentação é somente 32 volts</p><p>(normal 40 volts). Já a tensão de 1/2</p><p>Vcc, apresenta-se baixa (13V).</p><p>Considerando novamente que a</p><p>tensão baixa na saída poderia</p><p>significar uma pequena polarização</p><p>para transistor Q101, ou ainda uma</p><p>boa polarização para o transistor</p><p>Q 1 0 2 , f i c a r e m o s c o m b o a</p><p>polarização para transistor Q102</p><p>devido ao acendimento da lâmpada.</p><p>A figura 11b, mostra-nos como isso</p><p>ocorre, indicando que a resistência</p><p>de Q102 é muito mais baixa que de</p><p>Q101. Novamente deveremos</p><p>Q102</p><p>40V</p><p>Q101</p><p>FONTE DE</p><p>ALIMENTAÇÃO</p><p>LÂMPADA EM SÉRIE</p><p>ACENDE UM POUCO</p><p>9V</p><p>32V</p><p>A</p><p>resistência</p><p>de Q102</p><p>é menor</p><p>que a</p><p>resistência</p><p>de Q101</p><p>9V</p><p>23V</p><p>9V</p><p>Q102</p><p>40V</p><p>Q101</p><p>A tensão da</p><p>fonte caiu</p><p>devido a um</p><p>maior</p><p>consumo</p><p>Q102</p><p>40V</p><p>Q101</p><p>FONTE DE</p><p>ALIMENTAÇÃO</p><p>LÂMPADA EM SÉRIE</p><p>ACENDE</p><p>13V</p><p>32V 32V</p><p>A</p><p>resistência</p><p>de Q102</p><p>é menor</p><p>que a</p><p>resistência</p><p>de Q101</p><p>13V</p><p>19V</p><p>13V</p><p>Q102</p><p>40V</p><p>Q101</p><p>A tensão da</p><p>fonte caiu</p><p>devido a um</p><p>maior</p><p>consumo</p><p>40V</p><p>Q101</p><p>Q102</p><p>R101</p><p>9,0V</p><p>R1020V</p><p>0,7V</p><p>40V</p><p>Q101</p><p>Q103</p><p>Q102</p><p>R101</p><p>R104</p><p>R105</p><p>0,7 V</p><p>0,7V</p><p>9,0V</p><p>9,0V</p><p>8,4V</p><p>R1010V</p><p>Q105</p><p>Q103</p><p>C104 R105R113</p><p>9,0V</p><p>0,7V</p><p>0V</p><p>8,4V</p><p>0V</p><p>C105</p><p>Q105</p><p>Q103</p><p>R105R113</p><p>9,0V</p><p>0,7V</p><p>8,4V</p><p>C105</p><p>Fuga CB</p><p>de Q103</p><p>40V</p><p>Q101</p><p>Q102</p><p>R101</p><p>13,0V</p><p>R1020V</p><p>0,6V</p><p>32,0V</p><p>figura 10a figura 10b</p><p>figura 10c</p><p>figura 10d</p><p>figura 10e</p><p>figura 10f</p><p>figura 11a figura 11b</p><p>figura 11c</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>91ELETRÔNICA FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>começar nossa análise pela malha de baixo.</p><p>A figura 11c, mostra-nos a polarização para o transistor</p><p>Q102, onde em seu coletor temos 13 volts; em sua base</p><p>0,6 volt em seu emissor zero volt. Aparentemente esse</p><p>transistor estaria bem polarizado, mas ainda não</p><p>podemos concluir nada somente pela tensão de base</p><p>com 0,6 volt. Partindo agora para figura 11d, buscamos a</p><p>polarização para transistor Q102 que é realizada pelo</p><p>transistor Q103. No coletor desse transistor</p><p>encontramos 0,6 volt, enquanto que em seu emissor</p><p>temos 13 volts e na base 12,3 volts. Este transistor</p><p>apresenta-se também polarizado, que nos leva a buscar</p><p>a origem de sua polarização.</p><p>Partindo agora para figura 11e, encontramos o transistor</p><p>Q105, que é o responsável pela polarização do transistor</p><p>Q103; em sua base temos 1,6 volts enquanto que seu</p><p>emissor encontra-se com 1 volt (aparentemente as</p><p>polarizações dos transistores estão normais, apesar dos</p><p>transistores estarem bem polarizados).</p><p>Partimos agora para figura 11f onde vemos que a</p><p>polarização do transistor Q105 dependerá do transistor</p><p>Q106; logo, começamos pela malha de realimentação</p><p>negativa onde na saída temos 13 volts, 1,9 volts logo</p><p>após R115 e 1,8 volts logo após R116. Medindo agora</p><p>tensão de base do transistor Q106, encontramo-na com</p><p>8,9 volts (que seria uma tensão normal para malha).</p><p>Vemos então que o transistor Q106 está totalmente</p><p>despolarizado (tensão de emissor inferior a tensão de</p><p>base). Mas existe uma tensão em seu coletor, o que</p><p>poderia indicar uma fuga coletor-base do transistor Q105</p><p>ou ainda uma fuga no capacitor C105. Tudo isto poderia</p><p>ser verdade, se não fossem as quedas de tensões</p><p>proporcionais nos resistores R115-116, indicando que</p><p>existe uma corrente circulante em direção à massa.</p><p>Assim fica claro que está acontecendo uma fuga entre</p><p>emissor-coletor do transistor Q106, como mostra figura</p><p>11g, levando uma maior polarização para transistor</p><p>Q105 e este conseqüentemente aos transistores de</p><p>saída.</p><p>40V</p><p>Q101</p><p>Q103</p><p>Q102</p><p>R101</p><p>R104</p><p>R105</p><p>0,6 V</p><p>0,6V</p><p>13,0V</p><p>13,0V</p><p>12,3V</p><p>R101</p><p>Q105</p><p>Q103</p><p>C104 R105R113</p><p>13V</p><p>0,6V</p><p>1,0V</p><p>12,3V</p><p>1,6V</p><p>C105</p><p>40V</p><p>Q105</p><p>C104R113</p><p>1,0V1,6V</p><p>C106</p><p>4,7mF</p><p>R116</p><p>820W</p><p>R115</p><p>56kW</p><p>1,9V</p><p>Q106</p><p>R117</p><p>1,8V</p><p>8,9V</p><p>8,9V</p><p>R119</p><p>82kW</p><p>R130</p><p>R131</p><p>13V</p><p>32,0V</p><p>12,3V</p><p>Q105</p><p>C104R113</p><p>1,0V</p><p>1,6V</p><p>C106</p><p>4,7mF</p><p>R116</p><p>820W</p><p>R115</p><p>56kW</p><p>1,9V</p><p>Q106</p><p>R117</p><p>1,8V</p><p>8,9V</p><p>13V</p><p>Fuga CE</p><p>de Q106</p><p>figura 11d</p><p>figura 11e</p><p>figura 11f</p><p>figura 11g</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>92 ELETRÔNICAFONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>Na figura 12, vemos a etapa final de um amplificador de</p><p>razoável potência, que foi abordado nos exemplos</p><p>anteriores. Ele possui etapa de potência formada pelos</p><p>transistores Q101 e Q102, e seus excitadores Q107 e</p><p>Q103. A amplificação final do sinal é responsabilidade do</p><p>transistor Q105.</p><p>Assim podemos dizer que um pequeno nível de sinal,</p><p>estará presente na base do transistor Q105, onde no</p><p>coletor aparecerá este mesmo sinal de forma invertida e</p><p>com grande amplitude. O transistor Q104 (que nessa</p><p>figura está representado somente como resistor de baixo</p><p>valor), terá como função transferir a variação de tensão</p><p>do coletor de Q105 para a base de Q107. Assim,</p><p>podemos dizer que tanto na base do Q107 como na base</p><p>do Q103, temos a mesma fase do sinal e com</p><p>praticamente a mesma amplitude.</p><p>Veremos agora como trabalham em condução ou corte</p><p>os transistores saída. A figura 13 mostra-nos que em um</p><p>dado instante, o sinal presente na base do transistor</p><p>Q105 apresentará semi-ciclo negativo, ou seja, a sua</p><p>tensão média de base (pouco maior que um volt), estará</p><p>recebendo um potencial um pouco menor que o normal,</p><p>fazendo com que a tensão de coletor suba</p><p>razoavelmente. Essa subida no potencial do coletor, fará</p><p>com que as tensões de base nos transistores Q107 e</p><p>Q103 também subam, gerando com isto polarização ou</p><p>despolarização destes. Com a elevação de tensão na</p><p>base do transistor Q107, ocasionará sua polarização, ou</p><p>seja, o mesmo conduzirá sendo representado na figura</p><p>com uma chave fechada; já com a elevação da tensão na</p><p>base do transistor Q103, produzirá um corte no mesmo, o</p><p>que é representado na figura com uma chave aberta.</p><p>A corrente circulante pelo transistor Q107 (chave</p><p>fechada), irá permitir a polarização do transistor Q101,</p><p>gerando corrente para saída. É importante notar assim,</p><p>que a despolarização do transistor Q103 (chave aberta)</p><p>não permitirá a polarização do transistor Q102 (chave</p><p>aberta). Assim, o único caminho para a circulação de</p><p>corrente devido à polarização do transistor Q101, acaba</p><p>sendo o capacitor C101 e o alto-falante (circuito fechado</p><p>à massa). Essa corrente circulante pelo alto-falante, fará</p><p>com que o cone se mova para frente, e volte para o</p><p>centro, quando a excitação positiva do sinal terminar.</p><p>Na figura 14, é analisado o semi-ciclo positivo do sinal</p><p>presente na base do transistor Q105. Partindo do mesmo</p><p>pressuposto que existe uma tensão média na base do</p><p>transistor Q105, podemos dizer que uma elevação de</p><p>sua tensão fará com que esse transistor conduza mais</p><p>(menor resistência coletor-emissor), fazendo com que a</p><p>tensão de coletor caia. Novamente, essa tensão menor</p><p>(em relação as tensões médias presentes nas bases de</p><p>Q107 e Q103) produzirão polarizações diferenciadas.</p><p>Com a queda de tensão na base do transistor Q107,</p><p>podemos dizer que este passará a não conduzir, sendo</p><p>interpretado com uma chave aberta. Já o transistor</p><p>Q103, se comportará como uma chave fechada, visto</p><p>O FUNCIONAMENTO DO SINAL NA SAÍDA DE ALTA POTÊNCIA</p><p>40V</p><p>Q101</p><p>Q107</p><p>Q105</p><p>Q103</p><p>Q104</p><p>Q102</p><p>C101</p><p>470mF/40V</p><p>C105</p><p>15pF</p><p>C104</p><p>R101</p><p>0,47W/4W</p><p>R103</p><p>4,7W</p><p>R104</p><p>4,7W</p><p>R105</p><p>220WR113</p><p>R107</p><p>220W</p><p>R108</p><p>R109</p><p>R102</p><p>0,47W/4W</p><p>Af01</p><p>8W</p><p>40V</p><p>Q101</p><p>Q107</p><p>Q105</p><p>Q103</p><p>Q104</p><p>Q102</p><p>C101</p><p>C105</p><p>15pF</p><p>C104</p><p>R101</p><p>0,47W/4W</p><p>R103</p><p>4,7W</p><p>R104</p><p>4,7W</p><p>R105</p><p>220WR113</p><p>R107</p><p>220W</p><p>R108</p><p>R109</p><p>R102</p><p>0,47W/4W</p><p>Af01</p><p>8W</p><p>40V</p><p>Q101</p><p>Q107</p><p>Q105</p><p>Q103</p><p>Q104</p><p>Q102</p><p>C101</p><p>C105</p><p>15pF</p><p>C104</p><p>R101</p><p>0,47W/4W</p><p>R103</p><p>4,7W</p><p>R104</p><p>4,7W</p><p>R105</p><p>220WR113</p><p>R107</p><p>220W</p><p>R108</p><p>R109</p><p>R102</p><p>0,47W/4W</p><p>Af01</p><p>8W</p><p>figura 12</p><p>figura 13</p><p>figura 14</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>93ELETRÔNICA FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>que agora o transistor Q105 em condução permite a</p><p>polarização de emissor-base do transistor Q103. As</p><p>chaves abertas referentes aos transistores Q101 e</p><p>Q107, não permitirão que a polarização vinda do</p><p>potencial positivo vá para malha de saída, mas os</p><p>transistores Q103 e Q102, ficarão como uma chave</p><p>fechada. É importante observar que apesar de não haver</p><p>a circulação de corrente do positivo para malha de saída</p><p>temos o capacitor C101 carregado, ou seja, a condução</p><p>do transistor Q102, permitirá a descarga no capacitor</p><p>C101. Esta descarga, ocorrerá com um sentido inverso</p><p>da corrente que houve para a carga do mesmo capacitor,</p><p>significando que o cone do alto-falante se moverá para</p><p>trás.</p><p>Como podemos ver neste amplificador, houve a</p><p>excitação do alto-falante movendo-se para frente (semi-</p><p>ciclo positivo) e movendo-se para trás (semi-ciclo</p><p>negativo). A repetição dos ciclos, caracterizará a</p><p>formação das várias frequências que serão ouvidas pelo</p><p>homem.</p><p>Voltando a falar da saída de</p><p>som do amp l i f i cado r</p><p>anterior, vemos na figura</p><p>15a, que à medida que o</p><p>transistor Q101 se mantém</p><p>s a t u r a d o ( o u e m</p><p>condução), existirá uma</p><p>corrente de carga para o</p><p>c a p a c i t o r C 1 0 1 ,</p><p>provocando deslocamento</p><p>do cone para frente; Mas,</p><p>se o transistor Q101 se</p><p>mantiver saturado durante</p><p>um tempo muito longo</p><p>(devido a freqüência do</p><p>sinal muito baixa), o</p><p>capacitor C101 irá se</p><p>carregar totalmente e a corrente circulante pela malha irá</p><p>diminuir ou cessar (figura 15b), fazendo com que o cone</p><p>do alto-falante comece a se</p><p>deslocar para o repouso ou</p><p>centro. Assim, se o tempo</p><p>de condução do transistor</p><p>for superior ao de carga no</p><p>capaci tor, haverá um</p><p>pequeno período que o</p><p>cone ficará sem energia</p><p>(sem corrente por sua</p><p>bobina), causando uma</p><p>vibração mecânica de</p><p>frequência mais alta que da</p><p>e x c i t a ç ã o d e b a i x a</p><p>frequência proveniente do</p><p>sinal.</p><p>A figura 15c, mostra o</p><p>deslocamento do cone para a direita (para frente). O</p><p>deslocamento do cone deveria se fazer de uma forma</p><p>senoidal, ou seja, ser levado</p><p>à frente até um determinado</p><p>ponto máximo e depois</p><p>retornar ao centro no mesmo</p><p>t e m p o , m a n t e n d o o</p><p>movimento pela corrente de</p><p>excitação. O problema é que,</p><p>quando o cone estava no</p><p>ponto máximo (à direita) a</p><p>carga do capacitor C101 se</p><p>completou, apesar do</p><p>transistor Q101 se manter</p><p>sa tu rado , não ge ra rá</p><p>corrente pelo cone, ou seja, o</p><p>mesmo retornará ao centro</p><p>através de um processo</p><p>mecânico natural (inércia),</p><p>criando uma ondulação de</p><p>maior frequência como</p><p>mostrada na figura. Quando</p><p>vamos fazer a descarga no</p><p>capaci tor C101, como</p><p>mostramos na figura 15d,</p><p>o c o r r e o f e n ô m e n o</p><p>semelhante, pois durante o</p><p>tempo de condução do</p><p>transistor Q102 o capacitor</p><p>C101 será descarregado até</p><p>que este atinja sua descarga</p><p>completa, mesmo que o</p><p>transistor Q102 ainda esteja</p><p>saturado (figura 15e). O</p><p>movimento do cone do falante, pode ser visto pela figura</p><p>15f, onde vemos que o cone foi deslocado para a</p><p>esquerda (para trás) até um deslocamento máximo</p><p>sendo que daí praticamente capacitor C101 fica</p><p>descarregado permitindo a volta rápida do cone ao</p><p>centro cr iando uma</p><p>p e q u e n a o s c i l a ç ã o</p><p>mecânica, que criará um</p><p>ruído.</p><p>O problema mostrado</p><p>acima, somente ocorre</p><p>em frequências muito</p><p>baixas, ou seja, abaixo de</p><p>100 ou 80 Hertz. Isto cria</p><p>uma distorção de alta</p><p>frequência no meio de</p><p>uma baixa frequência,</p><p>muito desagradável ao</p><p>o u v i d o h u m a n o . O</p><p>p r o b l e m a e s t á</p><p>relacionado com a carga</p><p>A DISTORÇÃO CAUSADA NO SOM PELO ACOPLAMENTO CAPACITIVO</p><p>Q101</p><p>Q102</p><p>C101</p><p>0,47W</p><p>40V</p><p>Af01</p><p>8W</p><p>Q101</p><p>Q102</p><p>C101</p><p>0,47W</p><p>40V</p><p>Af01</p><p>8W</p><p>MOVIMENTO EFETIVO</p><p>DO CONE DO ALTO-</p><p>FALANTE</p><p>TENSÃO</p><p>APLICADA A</p><p>CARGA</p><p>MOVIMENTO EFETIVO</p><p>DO CONE DO ALTO-</p><p>FALANTE</p><p>MOVIMENTO</p><p>INERCIAL PARA TRÁS</p><p>MOVIMENTO</p><p>INERCIAL PARA FRENTE</p><p>Q101</p><p>Q102</p><p>C101</p><p>40V</p><p>Af01</p><p>8W</p><p>0,47W</p><p>Q101</p><p>Q102</p><p>C101</p><p>40V</p><p>Af01</p><p>8W</p><p>0,47W</p><p>figura 15a</p><p>figura 15b</p><p>figura 15c figura 15f</p><p>figura 15d</p><p>figura 15e</p><p>Q2</p><p>+Vcc</p><p>Q1</p><p>Af1</p><p>25W</p><p>ENTRADA</p><p>DE</p><p>SINAL</p><p>0V 0V</p><p>-Vcc</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>94 ELETRÔNICAFONTES</p><p>reversa na junção base</p><p>emissor.</p><p>+120V</p><p>TRANSISTOR DE</p><p>SAÍDA HORIZONTAL</p><p>700Vpp</p><p>Vbe</p><p>+</p><p>-</p><p>Vbe +</p><p>-</p><p>0V</p><p>0V</p><p>12V 0,6V</p><p>I1</p><p>IT</p><p>I2</p><p>0V</p><p>0V</p><p>+12V</p><p>-12V</p><p>Min= -0,6V</p><p>figura 18</p><p>figura 19a figura 19b</p><p>figura 20</p><p>figura 21</p><p>figura 22</p><p>10 ELETRÔNICA</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>CORRENTE MÁXIMA DE COLETOR</p><p>Especifica o máximo de corrente permissível circulando</p><p>do coletor para o emissor, desconsiderando a corrente</p><p>que vem de base para o emissor (que geralmente é</p><p>muitas vezes menor).</p><p>Na figura 23, podemos observar como será verificada,</p><p>sendo que a corrente proveniente do coletor irá somar-se</p><p>à corrente entre base e emissor. Em geral a corrente de</p><p>coletor poderá variar de alguns mili-amperes até dezenas</p><p>de ampères, dependendo da aplicação a que o transistor</p><p>se destina.</p><p>Na figura 24a, notamos que a corrente poderá ser</p><p>calculada facilmente, se levarmos em conta a queda de</p><p>tensão sobre o resistor de coletor em 100V.</p><p>Temos uma tensão de alimentação de cerca de 100V e o</p><p>transistor se encontra cortado (figura 24b). Assim</p><p>sabemos que a corrente circulante é nula.</p><p>Para a figura 24c, temos a saturação do transistor</p><p>(tensão de coletor em relação ao negativo em zero volt); o</p><p>que provocará toda a queda de tensão da fonte sobre o</p><p>resistor (100 W) resultando em uma corrente de 1A (100V</p><p>aplicados em um resistor de 100W = 1A). Notem que o</p><p>transistor deverá suportar um pouco mais do que essa</p><p>corrente resultante da sua saturação.</p><p>De modo geral, deveremos calcular a corrente máxima</p><p>que circulará pela malha, a partir da saturação do</p><p>transistor. Caso exista um resistor de coletor e outro de</p><p>emissor como mostrado na figura 25, o cálculo deverá ser</p><p>feito com a saturação do transistor e a consequente soma</p><p>dos valores dos resistores para saber a corrente máxima</p><p>final.</p><p>Tj MAX</p><p>(TEMPERATURA MÁXIMA DA JUNÇÃO)</p><p>A temperatura máxima da junção semicondutora deverá</p><p>ficar entre 60° e 100° para os transistores de germânio e</p><p>entre 125° e 200° para os de silício. Apesar destas</p><p>indicações máximas, deve-se obedecer o limite de 3/4 do</p><p>valor máximo para um trabalho seguro.</p><p>Além disto, deve-se notar que a temperatura da junção</p><p>de 200°, em geral só será permissível em</p><p>encapsulamentos metálicos, ficando em 150° para</p><p>encapsulamentos plásticos.</p><p>Ptot</p><p>(POTÊNCIA MÁXIMA DE DISSIPAÇÃO DE CALOR)</p><p>Esta é também uma das características das mais</p><p>importantes consideradas para substituição de</p><p>transistores e permitirá saber de quanto será a máxima</p><p>tensão ou corrente aplicada para manter a potência</p><p>especificada. Como exemplo podemos citar o transistor</p><p>BU208, que no manual apresenta as seguintes</p><p>características:</p><p>Vce=700V - Vcb = 1500V - Ic=7,5A - Ptot= 12W</p><p>Sabemos que o produto da tensão pela corrente resultará</p><p>em dissipação de potência. Logo, teríamos para este</p><p>transistor:</p><p>Vce = 700V x Ic = 7,5A = Ptot = 5.250W</p><p>Apesar do transistor ter apresentado uma potência</p><p>teórica altíssima, ela não é real, pois o transistor foi</p><p>projetado para comutar ou chavear (trabalhando apenas</p><p>no corte e na saturação).</p><p>Na figura 26, apresentamos um circuito regulador de uma</p><p>fonte de alimentação que trabalha com uma tensão de</p><p>entrada de 150 V, que está bem abaixo da característica</p><p>de tensão máxima (Vce) para o transistor especificado</p><p>(BU208) que é de 700 V, sendo que na saída estabilizada</p><p>teríamos cerca de 110 Vdc, circulando uma corrente</p><p>máxima de 1 A, que pelos parâmetros especificados é</p><p>uma corrente muito menor do que a máxima que o</p><p>transistor suporta.</p><p>O cálculo da corrente circulante está baseado no</p><p>consumo da carga ou simplesmente no valor de sua</p><p>resistência, que é de aproximadamente 100 W:</p><p>Vout = 110V (tensão de saída) ÷ 100W (resistência da</p><p>carga) >> lc = 1 A (corrente geral circulante).</p><p>Considerando que a tensão de entrada do circuito é de</p><p>150V e que a tensão de saída é de 110V, teríamos uma</p><p>Ic Ic</p><p>VRc VRc</p><p>Ic</p><p>Ic</p><p>+100V +100V +100V</p><p>100W</p><p>100W</p><p>R1 R1</p><p>R2 R2</p><p>= Imax =</p><p>Vcc</p><p>R1 + R2</p><p>Vce=40Vdc</p><p>110Vdc</p><p>Vin=150Vdc</p><p>Ptot = Vce x Ic</p><p>Ptot = 40 x 1A</p><p>Ptot = 40W</p><p>figura 23a figura 23b</p><p>fig. 24a fig. 24b fig. 24c</p><p>fig. 25a fig. 25b</p><p>figura 26</p><p>11ELETRÔNICA FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>queda de tensão sobre o transistor de 40 V, o que geraria</p><p>uma dissipação de potência em torno de 40 W (P = 40V x</p><p>1A), o que excederia a potência admissível em cerca de</p><p>quatro vezes, levando-o à queima. Podemos notar que</p><p>apesar do transistor utilizado no exemplo ser</p><p>aparentemente de “grande potência” (invólucro metálico</p><p>TO-3), possui uma dissipação de potência muito baixa, o</p><p>que o coloca na categoria de transistores chaveadores,</p><p>que não podem ser utilizados em fontes de alimentação</p><p>reguladas (com circulação de correntes constantes).</p><p>FT MIN</p><p>(FREQÜÊNCIA DE TRANSIÇÃO MÍNIMA)</p><p>É a frequência mínima em que o sinal começa a ter o seu</p><p>ganho diminuído, sendo que a frequência de transição</p><p>típica seria aquela em que o ganho chega à unidade.</p><p>Normalmente a frequência de transição típica é cerca de</p><p>duas vezes maior que a frequência de transição mínima.</p><p>Podemos dizer que um transistor BC 548 apresenta uma</p><p>frequência de transição mínima em torno de 200 MHz, o</p><p>que o colocaria inclusive como oscilador em algumas</p><p>aplicações. Apesar disto ele é instável quando trabalha</p><p>em frequências altas, sendo recomendado apenas para</p><p>frequências mais baixas (até 10MHz).</p><p>COB MAX</p><p>(CAPACITÂNCIA MÁXIMA ENTRE COLETOR E</p><p>BASE)</p><p>Considerando que pela junção coletor-base não há</p><p>circulação de corrente (em aplicações convencionais de</p><p>transistores), podemos dizer que essa junção apresenta</p><p>uma capacitância característica, que acaba definindo</p><p>uma frequência de transição para o transistor.</p><p>Quanto menor for a capacitância, que podemos chamar</p><p>de parasita, maior será a possibilidade de trabalhos do</p><p>transistor em alta frequência Normalmente esta</p><p>capacitância é dada em nanofarad (nF) ou picofarad</p><p>(pF). Podemos notar que os transistores menores,</p><p>independente de serem ou não de alta frequência,</p><p>apresentam capacitâncias menores na junção coletor-</p><p>base se comparados aos transistores de potência, que</p><p>podem apresentar capacitâncias próximas a 1.000 pF</p><p>(1nF).</p><p>Hfe ou b</p><p>(GANHO NO TRANSISTOR EM EMISSOR COMUM)</p><p>É a relação existente entre a corrente resultante de</p><p>coletor e a corrente aplicada entre base e emissor (que</p><p>originou a corrente de coletor), normalmente</p><p>especificada como um número absoluto. Se dissermos</p><p>que o ganho de um transistor é de 100, significa fazer</p><p>circular uma corrente de 1mA entre a junção base e</p><p>emissor, gerando como resultante uma corrente de</p><p>coletor de 100mA.</p><p>Podemos dizer que o ganho mínimo do BC548 seria de</p><p>110MN (MN = mínimo). A linha europeia de transistores</p><p>apresenta uma característica interessante de</p><p>classificação do ganho de alguns transistores, utilizando</p><p>letras para tal. Assim um BC548C, teria um ganho</p><p>mínimo de 420.</p><p>A característica de ganho apresenta grande importância</p><p>quando o circuito é de altíssima impedância, com</p><p>amplificação apenas de tensão (maiores detalhes</p><p>veremos mais adiante).</p><p>Hfe BIAS</p><p>(POLARIZAÇÃO PARA DETERMINADO GANHO).</p><p>Especifica qual a corrente de polarização utilizada (entre</p><p>base e emissor), para a obtenção dos dados de ganho</p><p>final. Esta medição normalmente é dada em mili-</p><p>amperes (mA).</p><p>USE</p><p>(USO OU APLICAÇÃO)</p><p>Alguns manuais sugerem a aplicação específica de cada</p><p>transistor, possuindo um código específico para tal.</p><p>MFR</p><p>(FABRICANTE)</p><p>Indicação, em alguns casos, do fabricante original do</p><p>componente.</p><p>+-</p><p>JUNÇÃO</p><p>P-N</p><p>Junção polarizada</p><p>reversamente, não</p><p>há circulação de</p><p>correnete</p><p>Capacitância</p><p>parasita</p><p>A seguir, veremos as características mais importantes</p><p>para encontrar um transistor EQUIVALENTE. Podemos</p><p>dizer que para determinado circuito, o GANHO teria um</p><p>papel fundamental na polarização geral, sendo que em</p><p>outros este parâmetro não faria diferença. Veremos em</p><p>que circuitos a POTÊNCIA MÁXIMA seria um item</p><p>fundamental. Em um amplificador RGB, qual</p><p>- AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>e descarga no capacitor de saída, pois independente do</p><p>seu valor, as resistências que estão em série com esse</p><p>capacitor (alto-falante) são muito baixas, carregando ou</p><p>descarregando muito rapidamente C101.</p><p>A figura 16, mostra um sinal que apresenta várias</p><p>frequências, onde começamos com cerca de 600 Hertz.</p><p>Apesar de estarmos apresentando uma forma de onda</p><p>senoidal essa figura expressa o movimento do cone do</p><p>alto-falante, onde podemos considerar que a variação</p><p>abaixo da referência, faria o cone se deslocar para trás, e</p><p>acima da referência, movendo-se para frente. Assim, em</p><p>600 Hertz, o cone faz seu movimento para trás e para</p><p>frente sem nenhum problema. Quando alteramos a</p><p>frequência para aproximadamente 100 Hertz, começa a</p><p>haver uma pequena paralisação do cone no centro, o que</p><p>nos ciclos seguintes</p><p>acaba se manifestando</p><p>como um vaivém do</p><p>cone (frequência alta)</p><p>mesmo com a sua</p><p>excitação em baixa</p><p>frequência. Se voltamos</p><p>a a u m e n t a r a</p><p>frequência, o problema</p><p>no deslocamento do</p><p>cone desaparece.</p><p>C o m o d i s s e m o s</p><p>anteriormente que o</p><p>problema se manifesta</p><p>pela carga ou descarga</p><p>m u i t o r á p i d a d o</p><p>capacitor de saída, uma</p><p>solução seria aumentar</p><p>a impedância do alto-</p><p>falante, que em alguns</p><p>casos, passou a apresentar uma resistência bem maior.</p><p>A Philips do Brasil, na década de 70 e início de 80, utilizou</p><p>uma saída de som em seus televisores cujo alto-falante</p><p>apresentava impedância de 25 ohms (figura 17). Esse</p><p>circuito permitia que a resposta de frequência do som da</p><p>TV pudesse ser baixada para menos de 100 Hertz, sem</p><p>que houvesse distorção aparente. O efeito final para o</p><p>consumidor, foi um som que fazia diferença e muito</p><p>apreciado pela maioria dos consumidores desta marca.</p><p>A ELIMINAÇÃO DO CAPACITOR DE ACOPLAMENTO</p><p>Temos portanto, três maneiras de eliminar a distorção em</p><p>baixas frequências devido ao capacitor de acoplamento:</p><p>a primeira seria o aumento da impedância do alto-falante</p><p>(figura 17); a segunda, a criação de um circuito chamado</p><p>ponte (figura 18); e a terceira (figura 19), a polarização do</p><p>amplificador com fonte simétrica, eliminando a</p><p>necessidade do capacitor de acoplamento.</p><p>Voltando a figura 18, vemos que a estrutura da saída em</p><p>ponte, se baseia em duas saídas de som, onde a tensão</p><p>de 1/2 Vcc destas duas saídas é a mesma, ou seja, se a</p><p>tensão de alimentação é de 100 volts a tensão de 1/2 Vcc</p><p>seria de 50 volts. A diferença nesses amplificadores é</p><p>que existe um circuito inversor para uma das saídas, ou</p><p>seja, enquanto a tensão em uma das saídas variar em</p><p>f=600Hz f=100Hz</p><p>Região em que</p><p>o cone do alto</p><p>falante fica solto</p><p>F<60Hz f=100Hz f=600Hz</p><p>Região em que</p><p>o cone do alto</p><p>falante fica solto</p><p>Q2</p><p>18V</p><p>Q1</p><p>C1</p><p>Af1</p><p>25W</p><p>Q2</p><p>Vcc</p><p>Q1</p><p>Af1</p><p>25W</p><p>Q4</p><p>Q3</p><p>Vcc</p><p>ENTRADA</p><p>DE</p><p>SINAL INVERSOR</p><p>1/2Vcc 1/2Vcc</p><p>figura 16</p><p>figura 17</p><p>figura 18</p><p>figura 19</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>95ELETRÔNICA FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>sentido do potencial positivo, a outra saída variará em</p><p>sentido do potencial terra ou massa.</p><p>Observando agora mais detalhadamente a figura 19,</p><p>podemos ver que quando polarizamos um amplificador</p><p>com uma tensão positiva e também com uma tensão</p><p>negativa (+30 e -30 como exemplo), teremos uma tensão</p><p>de zero volts na saída, pois as resistências de Q1 e Q2</p><p>deverão ser iguais. O alto-falante terá então seu ponto</p><p>positivo ligado à saída deste amplificador e o negativo</p><p>diretamente à massa.</p><p>AMPLIFICADORES EM PONTE</p><p>A figura 20a, mostra-nos uma melhor visualização do que</p><p>já havíamos dito anteriormente. Notamos que a entrada</p><p>do sinal polarizará os transistores Q1 e Q2 em seus</p><p>respectivos semiciclos; quando não há nenhuma</p><p>variação no som podemos dizer que a tensão nos</p><p>emissores de Q1 e Q2 será de 1/2 Vcc, ou seja, metade</p><p>da tensão da fonte. Isso quer dizer que as bases destes</p><p>transistores também terão uma tensão próxima da</p><p>metade da fonte. O mesmo ocorre para os transistores</p><p>Q3 e Q4, que formam a outra saída. Estes também</p><p>deverão apresentar as mesmas resistências internas</p><p>garantindo na saída a metade da tensão na fonte. As</p><p>bases desses transistores também deverão receber</p><p>cerca de metade da tensão da fonte.</p><p>Caso tenhamos um sinal na entrada elevando as</p><p>polarizações de base do transistor Q1 e Q2, haverá</p><p>conseqüentemente uma polarização para o transistor Q1</p><p>e conseqüentemente despolarização para o transistor</p><p>Q2. Mas, para que a corrente tenha para onde se</p><p>deslocar, será necessário que o outro amplificador</p><p>formado pelos transistores Q3 e Q4 possam também</p><p>responder ao sinal de excitação. Assim, haverá um</p><p>circuito inversor que fará com que a variação positiva do</p><p>sinal, seja invertida para uma tensão mais baixa,</p><p>produzindo um corte para o transistor Q3 e</p><p>conseqüentemente excitação para o transistor Q4.</p><p>Dessa forma podemos verificar que existirá uma corrente</p><p>partindo do positivo (coletor de Q1) passando pelo alto-</p><p>falante e seguindo pelo emissor-coletor de Q4, fechando</p><p>caminha à massa.</p><p>Na figura 20b, podemos ver a excitação do semi-ciclo</p><p>negativo do sinal; haverá uma queda de tensão nas</p><p>bases dos transistores Q1 e Q2, obrigando Q2 a conduzir</p><p>e Q1 cortar. Esta mesma excitação presente no inversor,</p><p>fará com que em sua saída a tensão aumente, levando</p><p>Q3 à condução, e Q4 ao corte. Com isso, circulará uma</p><p>corrente de coletor a emissor de Q3, que passa agora</p><p>pelo alto-falante (em sentido inverso ao anterior)</p><p>atingindo potencial negativo através de emissor-coletor</p><p>do transistor Q2. Dessa forma temos uma corrente</p><p>alternada passando pelo alto-falante.</p><p>O grande ganho de qualidade do circuito é a ausência do</p><p>capacitor de saída, permitindo trabalhar com frequências</p><p>muito baixas.</p><p>A figura 21, mostra um circuito integrado formado pelo</p><p>TDA 1516 que é alimentado por uma tensão de 14 volts.</p><p>Este integrado possui dois amplificadores internos, que</p><p>podem ser ligados como mostra a figura. Temos dois</p><p>amplificadores independentes que apresentam</p><p>capacitor de acoplamento para excitar seus respectivos</p><p>alto-falantes. Esse integrado pode ser definido como</p><p>sendo dois amplificadores (estéreo de 12 W por saída).</p><p>A grande vantagem deste amplificador, como mostramos</p><p>na figura 22, é a possibilidade de trabalhar em ponte</p><p>bastando para tal, interligar os pinos 2 e 13. Notem que</p><p>aqui, o sinal que adentrar o pino 13 será amplificado sem</p><p>inversão de fase (sinal acoplado na entrada não</p><p>inversora); já o mesmo sinal, que entra pelo pino 2, será</p><p>amplificado com inversão de fase (sinal entrando pela</p><p>entrada inversora). A saída do sinal amplificado se dará</p><p>pelos pinos 9 e 5, saídas que estão interligadas pelo alto-</p><p>falante. É bom lembrar que sendo a tensão de</p><p>alimentação (pino 10), de 14 volts, a tensão média</p><p>presente nos pinos 5 e 9 do integrado, deverão ser de 7</p><p>volts (½ Vcc); isso significa que em repouso (sem sinal de</p><p>áudio excitando o amplificador), o alto-falante será</p><p>colocado entre dois potenciais iguais (7 volts no pelo 9 e</p><p>Q2</p><p>Vcc</p><p>Q1</p><p>Af1</p><p>25W</p><p>Q4</p><p>Q3</p><p>Vcc</p><p>ENTRADA</p><p>DE</p><p>SINAL</p><p>INVERSOR</p><p>Tensão</p><p>sobe</p><p>Tensão</p><p>cai</p><p>Q2</p><p>Vcc</p><p>Q1</p><p>Af1</p><p>25W</p><p>Q4</p><p>Q3</p><p>Vcc</p><p>ENTRADA</p><p>DE</p><p>SINAL</p><p>INVERSOR</p><p>Tensão</p><p>sobe</p><p>Tensão</p><p>cai</p><p>figura 20a figura 20b</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>96 ELETRÔNICAFONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>7 volts no pino 5), não havendo circulação de corrente</p><p>pelo mesmo. Quando surge o sinal de áudio (semi-ciclo</p><p>positivo), a tensão do pino 9 subirá, enquanto do pino 5</p><p>descerá, criando a diferença de potencial necessária</p><p>para mover o cone do alto-falante para frente. Na</p><p>ocorrência do semi-ciclo negativo do áudio, a tensão do</p><p>pino 9 cairá e do 5 subirá, movendo o cone para trás.</p><p>Na figura 23, temos uma diagramação interna mais</p><p>detalhada do integrado utilizado e na figura 24, seu</p><p>formato físico com a disposição de terminais em duas</p><p>linhas.</p><p>01</p><p>02</p><p>04</p><p>13</p><p>11 10</p><p>05</p><p>06</p><p>09</p><p>08</p><p>03 07</p><p>+14V</p><p>St-by</p><p>Switch</p><p>Vcc/2 12</p><p>Entrada de</p><p>tensão</p><p>de referência</p><p>+</p><p>Terra</p><p>Potência</p><p>Terra</p><p>Sinal</p><p>TDA 1516</p><p>2x 12Wrms</p><p>01</p><p>02</p><p>04</p><p>13</p><p>11 10</p><p>05</p><p>06</p><p>09</p><p>08</p><p>03 07</p><p>+14V</p><p>St-by</p><p>Switch</p><p>Terra</p><p>Potência</p><p>Terra</p><p>Sinal</p><p>TDA 1516</p><p>1x 24Wrms</p><p>figura 21 figura 22</p><p>figura 23</p><p>figura 24</p><p>Atenção: após a leitura e/ou estudo detalhado</p><p>desta aula, parta para a feitura dos</p><p>blocos de exercícios M4-25 à M4-28. Não</p><p>prossiga para a aula seguinte sem ter</p><p>certeza que seu resultado nos blocos é acima</p><p>de 85%. Lembre-se que o verdadeiro</p><p>aprendizado, com retenção das informações</p><p>desta aula, somente será alcançado com</p><p>todos os exercícios muito bem feitos.</p><p>Portanto, tenha paciência pois será no dia-a-</p><p>dia da feitura dos blocos alcançará um</p><p>excelente nível em eletrônica.</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>97ELETRÔNICA FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>AULA</p><p>8</p><p>POTÊNCIAS HI-FI SOM AMBIENTE - 2</p><p>Amplificadores de potência com fonte simétrica</p><p>Amplificadores Bridges de alta potência (12V)</p><p>Amplificadores Classe G e H (fonte baixa e alta)</p><p>Amplificador AIWA NSX-F9 - circuito de proteção</p><p>Circuitos classe H para amplificadores com 12V</p><p>Amplificadores com potência entre 500 e 2000WRMS</p><p>A figura 1 mostra-nos o esquema elétrico de um</p><p>transformador em cuja saída encontra-se uma ponte de</p><p>diodos, executando uma retificação em onda completa. A</p><p>tensão da rede poderá ser de 110 ou 220 volts, que será</p><p>selecionada pela chave de tensão SW01. Após</p><p>selecionada tensão de entrada teremos no secundário</p><p>do transformador tensões que dependerão do</p><p>amplificador utilizado (essas tensões poderão variar de</p><p>20 até 100 volts).</p><p>Notamos que o secundário do transformador apresenta</p><p>3 fios, sendo 2 extremos e um central (chamado “center-</p><p>tape”); Os enrolamentos desses secundários devem ser</p><p>simétricos, ou seja, deverá haver a mesma quantidade</p><p>de espiras tanto para um lado quanto outro. O centro do</p><p>transformador será ligado à massa enquanto que os</p><p>extremos serão ligados à ponte de diodos, que serão</p><p>responsáveis pela retificação da tensão alternada em</p><p>tensão contínua. Posteriormente a isto, temos a filtragem</p><p>das frequências baixas (C01 e C02) e das interferências</p><p>de alta frequências (C03 e C04). O objetivo de usar-se</p><p>ponte de diodos juntamente com um transformador com</p><p>center-tape, é gerar uma tensão simétrica, ou seja, o +B,</p><p>acima da massa, e o -B, abaixo da massa.</p><p>A figura 2, mostra-nos como a retificação e filtragem</p><p>deverá ser feita em um semi-ciclo (positivo). De acordo</p><p>com a figura, o potencial positivo que sai do</p><p>transformador (lado V1), fará circular uma corrente que</p><p>carregará o capacitor C01, fechando o ciclo até o center-</p><p>tape do transformador. Notem que o enrolamento</p><p>superior do transformador recebe um potencial positivo</p><p>(lado de cima) e negativo (ponto central). Ao mesmo</p><p>tempo, o ponto central do transformador também será</p><p>mais positivo que o terminal do lado inferior.</p><p>Isso criará uma corrente circulante para</p><p>carregar o capacitor C02 sendo que o lado</p><p>negativo do capacitor ligado no diodo D02,</p><p>fechando o caminho ao terminal negativo do</p><p>transformador.</p><p>A figura 3, mostra-nos o semi-ciclo seguinte</p><p>da rede, onde agora o ponto superior do</p><p>transformador torna-se negativo e o ponto</p><p>inferior do transformador positivo. O lado</p><p>positivo do transformador (lado de baixo),</p><p>fará com que circule corrente via diodo D04,</p><p>carregando o capacitor C01 e fechando</p><p>caminho ao potencial negativo no ponto</p><p>central do transformador (que possui</p><p>naquele momento potencial mais baixo que o extremo</p><p>inferior). Podemos notar também que o center-tape do</p><p>transformador, apresenta potencial mais positivo do que</p><p>o extremo superior fazendo com que o capacitor C02</p><p>também seja carregada fechando caminho (negativo do</p><p>capacitor) e via diodo D03.</p><p>A idéia central desta fonte (figura 4), criando um</p><p>potencial positivo em e outro negativo em relação a um</p><p>ponto de referência (zero volts), é poder ter uma saída de</p><p>som (formada por Q1 e Q2) cujas conduções residuais</p><p>produzirão nos emissores dos transistores uma tensão</p><p>de zero volts. Assim poderemos colocar o alto-falante</p><p>sem problemas, pois do lado esquerdo dele haverá um</p><p>AMPLIFICADORES DE POTÊNCIA COM FONTE SIMÉTRICA</p><p>Sw01</p><p>220Vac</p><p>110Vac</p><p>Tr01</p><p>C01 C03</p><p>C02 C04</p><p>D01</p><p>D02</p><p>D03</p><p>D04</p><p>+B</p><p>-B</p><p>C01</p><p>C02</p><p>D01</p><p>D02</p><p>D03</p><p>D04</p><p>+B</p><p>-B</p><p>V1</p><p>V2</p><p>Vtot =</p><p>V1+V2</p><p>PONTO DE REFERÊNCIA</p><p>V1</p><p>V2</p><p>t0 t1 t2</p><p>C01</p><p>C02</p><p>D01</p><p>D02</p><p>D03</p><p>D04</p><p>+B</p><p>-B</p><p>V1</p><p>V2</p><p>Vtot=</p><p>V1+V2</p><p>PONTO DE REFERÊNCIA</p><p>V1</p><p>V2</p><p>t0 t1 t2</p><p>figura 1</p><p>figura 2</p><p>figura 3</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>98 ELETRÔNICAFONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>potencial de zero volt ou terra, sendo que do lado direito</p><p>haverá também um potencial de zero volts (mas que</p><p>neste caso não é o terra). É importante destacar-se aqui</p><p>(figura 5), que as resistências de Q1 e Q2 deverão ser</p><p>exatamente iguais, caso contrário, haverá uma tensão</p><p>maior ou menor que zero volts entre esses dois pontos,</p><p>fazendo com que exista uma corrente circulante residual</p><p>pelo alto-falante (percorrendo o mesmo de uma forma</p><p>constante). Dependendo do valor da corrente, poderá</p><p>haver danos à bobina do alto-falante.</p><p>A figura 6, mostra-nos como conseguir uma tensão de</p><p>saída de zero volts, ou seja, tensão no emissor de Q1 e</p><p>também de Q2 com o mesmo potencial da massa ou</p><p>terra. Como este amplificador está sendo polarizado por</p><p>um amplificador operacional, se retirarmos uma amostra</p><p>da tensão de saída e colocarmos</p><p>na entrada não-inversora do</p><p>amplificador operacional, essa</p><p>tensão será comparada a tensão</p><p>da entrada inversora, que no caso</p><p>também é de zero Volt. Com isso</p><p>teremos na saída do amplificador</p><p>operacional uma tensão também</p><p>de zero volt, mantendo os</p><p>t r a n s i s t o r e s d e s a í d a</p><p>prat icamente cor tados. O</p><p>amplificador operacional utilizado</p><p>aqui é um excelente dispositivo</p><p>para manter a tensão de saída do</p><p>amplificador com zero volt.</p><p>Na figura 7, vemos um circuito</p><p>amplificador em ponte, sendo</p><p>polarizado por 2 operacionais</p><p>(cada uma das saídas), tendo</p><p>ainda o amplificador operacional</p><p>OP03, para fazer o trabalho de</p><p>inversão do sinal de entrada. O objetivo do amplificador</p><p>formado por Q1 e Q2 é deixar a saída com ½Vcc (metade</p><p>do +B); enquanto que o amplificador formado por Q3 e</p><p>Q4, deverá manter-se também com a metade da tensão</p><p>do +B (entre os emissores dos transistores).</p><p>Para que as tensões das saídas dos operacionais</p><p>mantenham-se em ½Vcc, estes devem receber em sua</p><p>entrada não-inversora uma referência da tensão também</p><p>de ½Vcc, formado pelo divisor de tensão R05 e R06.</p><p>Notem que o amplificador em questão não possui fonte</p><p>simétrica, trabalhando tanto na saída de som como na</p><p>malha de realimentação negativa com ½Vcc.</p><p>O propósito de utilizar a saída em ponte, nos</p><p>amplificadores de áudio utilizados em automóveis,</p><p>normalmente alimentados por uma tensão baixa (12</p><p>volts), é propiciar uma potência bem maior. Os</p><p>amplificadores anteriores, que se utilizavam de capacitor</p><p>de acoplamento e ligados a fontes convencionais de 12</p><p>volts não apresentavam potências superiores a 24W.</p><p>Com a configuração em ponte, a potência consegue ser</p><p>elevada para quase quatro vezes mais, além de eliminar-</p><p>se o problema da reprodução deficiente em baixas</p><p>frequências.</p><p>Na figura 8, temos o mesmo amplificador mostrado</p><p>anteriormente, mas que agora, utiliza fonte simétrica e</p><p>também saída em ponte. A saída de potência em ponte,</p><p>utilizando-se de fonte simétrica, não é comum de ser</p><p>usada, pois quando trabalhamos com fontes simétricas</p><p>podemos ter tensões das mais variadas possíveis,</p><p>C01</p><p>C02</p><p>+B</p><p>-B</p><p>Af01</p><p>Q2</p><p>Q1</p><p>As tensões entre</p><p>os transistores</p><p>de saída deverão</p><p>ser exatamente</p><p>iguais, para que</p><p>a tensão entre</p><p>eles ( off-set )</p><p>seja 0V.</p><p>C01</p><p>C02</p><p>D01</p><p>D02</p><p>D03</p><p>D04</p><p>+B</p><p>-B</p><p>TENSÃO DE REFERÊNCIA = 0V</p><p>Q2</p><p>Q1</p><p>Af01</p><p>+B</p><p>-B</p><p>Q2</p><p>Q1</p><p>C01</p><p>Af01</p><p>+B</p><p>-B</p><p>Op01</p><p>R01</p><p>R02</p><p>R04</p><p>R03</p><p>R05</p><p>R06</p><p>+B</p><p>Q2</p><p>Q1</p><p>C01</p><p>Af01</p><p>+B</p><p>Q4</p><p>Q3</p><p>+B</p><p>+B +B</p><p>R01 R02</p><p>Op01</p><p>½ Vcc</p><p>Op02</p><p>Op03</p><p>+B</p><p>R02</p><p>figura 4</p><p>figura 5</p><p>figura 7</p><p>figura 6</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>99ELETRÔNICA FONTES - AMPLIF.</p><p>DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>inclusive chegando próximo a 100 Volts.</p><p>A figura 9, mostra a esquematização de um integrado</p><p>feito para trabalhar como amplificador de razoável</p><p>potência e com performance Hi-Fi (High Fidelity).</p><p>Este integrado amplificador foi dimensionado para</p><p>trabalhar com fonte simétricas, com +30 e -30 volts</p><p>máximos. A entrada de sinal deste integrado se dá pelo</p><p>pino 1 e sua saída de potência está no pino 5. A</p><p>alimentação positiva é feita pelo pelo 6, e a alimentação</p><p>negativa é feita pelo pino 4. O pino 7, serve para</p><p>incrementar a polarização da parte superior do</p><p>amplificador, ou seja, à medida que</p><p>temos excitação do áudio no semi-ciclo</p><p>pos i t ivo na par te super ior do</p><p>amplificador um capacitor eletrolítico,</p><p>que pode ser ligado do pino 5 ou 7</p><p>incrementa a polarização, podendo esta</p><p>chegar a ser superior ao nível de</p><p>alimentação do +B (positivo).</p><p>A realimentação negativa feita neste</p><p>amplificador entra pelo pino 9, sendo</p><p>entrada fundamental para manter a</p><p>tensão de saída (pino 5) 1/2 Vcc.</p><p>A tensão de entrada no pino 8 do</p><p>integrado combinada à tensão do</p><p>circuito de proteção que sai pelo pelo 2,</p><p>propiciará que no caso de mute a tensão</p><p>de saída (pelo 5) seja zerada.</p><p>A figura 10, mostra nos a retificação e</p><p>filtragem de uma fonte simétrica,</p><p>utilizando-se de vários capacitores</p><p>eletrolíticos para melhorar a performance em baixas</p><p>frequências e diminuir a distorção.</p><p>Como se pode ver pela figura temos os capacitores C23,</p><p>C21 e C19 ligados em paralelo no potencial positivo da</p><p>alimentação, capacitores C24, C22 e C20 ligados ao</p><p>potencial negativo da alimentação. Ainda temos dois</p><p>capacitores (C05 e C06) ligados diretamente ao</p><p>potencial positivo e ao potencial negativo. Note que</p><p>quanto maior for a potência do amplificador, maior</p><p>deverá ser os valores dos capacitores de filtro aplicados</p><p>a fonte de alimentação.</p><p>Na figura 11, podemos ver uma configuração de um</p><p>amplificador estereofônico, utilizando-se de dois</p><p>circuitos integrados para realizar as funções de</p><p>amplificação. Apesar de parecer um circuito muito</p><p>simples, este amplificador é capaz de chegar a quase</p><p>100 W de potência RMS, considerando-se a somatória</p><p>as das potências de cada um dos amplificadores.</p><p>Listaremos abaixo alguns pontos interessantes das</p><p>ligações destes amplificadores.</p><p>Podemos observar pela figura 11, o capacitor C7/C8,</p><p>que encontram-se ligados aos pinos 5 e 7 em cada um</p><p>dos integrados; sua função será manter-se com</p><p>determinada tensão armazenada, até que, aparecendo o</p><p>sinal de áudio no pino 5, elevará o potencial de tensão no</p><p>pino 7, que poderá ser superior ao da própria</p><p>alimentação. Este recurso é muito útil, para manter os</p><p>dois semi-ciclos com níveis muito próximos quando</p><p>ocorrer uma alta potência amplificada.</p><p>Um dos pontos fundamentais neste amplificador, é a</p><p>08</p><p>03</p><p>06</p><p>05</p><p>07</p><p>04</p><p>02</p><p>TDA 1514A</p><p>Amplificador de alta performance</p><p>HI-FI 50Wrms</p><p>01</p><p>09</p><p>CM</p><p>Vpm</p><p>Vpo</p><p>Vp</p><p>Vp</p><p>Vpm</p><p>Vpo</p><p>Vref2</p><p>Vref3</p><p>Vref1</p><p>PROTECTION</p><p>THERMAL 30 AR</p><p>Vp</p><p>Standy-by</p><p>switch</p><p>Mute</p><p>switch</p><p>-Vp</p><p>C23 C21</p><p>C24 C22</p><p>D01</p><p>D02</p><p>D03</p><p>D04</p><p>Vp</p><p>-Vp</p><p>AC1</p><p>AC2</p><p>C05 C06</p><p>CT</p><p>C19</p><p>C20</p><p>figura 8</p><p>figura 9</p><p>figura 10</p><p>+B</p><p>-B</p><p>+B</p><p>-B</p><p>+B</p><p>-B</p><p>R04</p><p>R03</p><p>+B</p><p>-B</p><p>Q2</p><p>Q1</p><p>C01</p><p>Af01</p><p>Q4</p><p>Q3</p><p>+B</p><p>-B</p><p>R01</p><p>R08</p><p>R02</p><p>Op01 Op02</p><p>Op03</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>100 ELETRÔNICAFONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>existência do resistor R5, que fará</p><p>realimentação negativa ao pino 9 do</p><p>integrado. Os únicos pontos em</p><p>comum nestes dois amplificadores,</p><p>serão as tensões de alimentação, tanto</p><p>positiva quanto negativa.</p><p>Estamos sugerindo, que este</p><p>amplificador de potência possa ser</p><p>montado pelo leitor, e caso isso seja</p><p>feito, após a montagem e antes da</p><p>ligação da alimentação deve-se</p><p>observar se não existem soldas</p><p>escorridas. Tendo em mãos uma</p><p>lâmpada em série com cerca de 60 ou</p><p>100 watts, ligar alimentação ao</p><p>amplificador, sem as caixas acústicas</p><p>ou alto-falantes. Caso a lâmpada em</p><p>série não acenda, ou acenda com</p><p>pouquíssima intensidade, deverá ser</p><p>medida a tensão de saída dos</p><p>amplificadores (pino 5). Estando essas</p><p>tensões com zero volt nas saídas das</p><p>caixas, os alto-falantes poderão ser</p><p>ligados.</p><p>A figura 12, mostra a relação de</p><p>material utilizado para esta montagem,</p><p>sendo todos os componentes de fácil</p><p>o b t e n ç ã o n o m e r c a d o d e</p><p>componentes.</p><p>A figura 13, mostra em tamanho real, a placa de circuito</p><p>impresso (lado cobreado), e a figura 14, mostra como</p><p>ficaria à disposição de componentes do outro lado da</p><p>placa.</p><p>Amplificador de 100 Wrms monofônico</p><p>Caso necessitemos de uma maior potência de</p><p>amplificação, em um único canal (cerca de 100 Wrms),</p><p>poderemos utilizar a montagem sugerida na figura 15. O</p><p>circuito amplificador utiliza a mesma placa de circuito</p><p>impresso que vimos anteriormente, utilizando-se de</p><p>alguns recursos e a alteração de poucos componentes,</p><p>alterando o que era anteriormente dois amplificadores,</p><p>em um único amplificador, agora com saída em ponte.</p><p>Neste amplificador vamos utilizar dois circuitos</p><p>integrados para excitação de um único alto-falante, e</p><p>para isto, deveremos ter nas saídas fases invertidas para</p><p>excitação deste.</p><p>O sinal de áudio entrará pelo pino 1 do integrado IC1,</p><p>sendo que no outro integrado (IC2), o pino de entrada de</p><p>áudio (pino 1), ficará inoperante, com um resistor e um</p><p>capacitor ligados à massa. O problema para este circuito,</p><p>será fazer com que o integrado IC2 passe a amplificar o</p><p>sinal de áudio de forma invertida ao integrado IC1. Para</p><p>que isso seja possível, utilizaremos a entrada de</p><p>realimentação negativa, pino 9 do IC2, para conseguir o</p><p>objetivo. Quando o sinal de áudio entrar pelo pino 1 do</p><p>integrado IC1 ele sairá com a mesma fase no pino 5 do</p><p>mesmo integrado, sendo parte deste sinal realimentado</p><p>01</p><p>09</p><p>05</p><p>R01</p><p>AfL</p><p>070603</p><p>0408 02</p><p>01</p><p>09</p><p>05</p><p>07 06 03</p><p>04 0802</p><p>Vp</p><p>-Vp</p><p>AfR</p><p>FTL FTR</p><p>8W 8W</p><p>R02</p><p>R03 R04R05 R06</p><p>R07 R08</p><p>R09 R10</p><p>R11 R12</p><p>R13 R14</p><p>C09 C10</p><p>C01 C02C03 C04C13 C14</p><p>C15 C16</p><p>C17 C18</p><p>C11 C12</p><p>C07 C08</p><p>PEÇA TIPO CÓDIGO/VALOR UNID./SUF. COMPLEM. POSIÇÃO</p><p>Circuito Integrado Amplificador TDA1514 A IC1 e IC2</p><p>Diodo Retificador 1N5406 p/ 3A D1,D2,D3 e D4</p><p>Resistor Carvâo 33 kW 1/8W R1,R2,R5 e R6</p><p>Resistor Carvâo 330 W 1/8W R3 e R4</p><p>Resistor Carvâo 330 kW 1/8W R7 e R8</p><p>Resistor Carvâo 3,3 W 1/8W R9 e R10</p><p>Resistor Filme 150 W 1W R11 e R12</p><p>Resistor Carvâo 47 W 1/8W R13 e R14</p><p>Capacitor Eletrolítico 22 mF 35V C1 e C2</p><p>Capacitor Eletrolítico 10 mF 35V C3 e C4</p><p>Capacitor Eletrolítico 47 mF 63V C5 e C6</p><p>Capacitor Eletrolítico 220 mF 63V C7 e C8</p><p>Capacitor Eletrolítico 1 mF 35V C9 e C10</p><p>Capacitor Cerâmico 220 pF C11 e C12</p><p>Capacitor Poliéster 220 kpF 50V C13 e C14</p><p>Capacitor Poliéster 220 kpF 50V C17 e C18</p><p>Capacitor Cerâmico 5,6 kpF C15 e C16</p><p>Capacitor Eletrolítico 2200 mF 35V C19, C20 e C21</p><p>Capacitor Eletrolítico 2200 mF 35V C22, C23 e C24</p><p>Chave Alavanca On/Off p/ 3A S1</p><p>Chave HH 110/220Vac S2</p><p>Fusível Pequeno 2 A C/ retardo F1</p><p>Soquete p/ fusível p/ painel</p><p>TR1</p><p>( 10cm x 20cm )</p><p>Diversos:</p><p>Transformador primário 110 + 100Vac, secundário 18 + 18 Vac/6A</p><p>Dissipador de alumínio com espessura de 1,5mm e área plana mínima de 200cm²</p><p>Placa de circuito impresso, fios, solda, pasta térmica e parafusos de fixação, etc.</p><p>LISTA DE MATERIAL - AMPLIFICADOR DE 45 + 45W</p><p>Semicondutores:</p><p>Resistores:</p><p>Capacitores:</p><p>figura 11</p><p>figura 12</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>101ELETRÔNICA FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>para o pino 9 do mesmo IC. A mesma amostra do sinal passa pelo</p><p>resistor R3 e capacitor C1 entrando no pino 9 do IC2. Com isto,</p><p>teremos no integrado IC2, a amplificação do sinal de áudio feita de</p><p>forma invertida ao que ocorre no IC1. Apesar do pino 9 do integrado</p><p>IC2 ser utilizado como entrada de sinal, ele também continuará sendo</p><p>a entrada de referência de tensão para realimentação negativa, ou</p><p>seja, o sinal de áudio que sai pelo pino 5 do integrado será atenuado</p><p>pelo resistor 6 e continuará atuando no pino 9.</p><p>Na figura</p><p>16, podemos ver a relação de componentes utilizados neste</p><p>a amplificador Hi-Fi. Voltamos a afirmar aqui, que apesar de usar dois</p><p>circuitos integrados, este é um amplificador monofônico, que excita</p><p>um único alto-falante através de uma ligação em ponte entre os dois</p><p>integrados.</p><p>Caso o leitor queira um amplificador estereofônico com potência de</p><p>100 W por canal, deverá utilizar-se de outra placa de circuito impresso</p><p>e outro transformador igual ao que foi utilizado no exemplo.</p><p>C2</p><p>C8</p><p>C6</p><p>C4</p><p>C12</p><p>C12</p><p>C16</p><p>C18</p><p>C13</p><p>C22</p><p>C20</p><p>C24</p><p>C24</p><p>C14</p><p>C21</p><p>C19</p><p>C7</p><p>C1</p><p>C5</p><p>C3</p><p>C9</p><p>C11</p><p>C11</p><p>C17</p><p>C15</p><p>D3</p><p>D2</p><p>D4</p><p>D1</p><p>J5</p><p>J2</p><p>J2</p><p>J3</p><p>J4</p><p>J1</p><p>R4</p><p>R12</p><p>R14</p><p>(Jr14)</p><p>R6</p><p>R10 R8</p><p>R2</p><p>R3</p><p>R11</p><p>R1</p><p>(Jr13)</p><p>R5</p><p>R9 R7</p><p>R1</p><p>A</p><p>c</p><p>1</p><p>A</p><p>c</p><p>2C</p><p>T</p><p>G</p><p>N</p><p>D</p><p>FT</p><p>L-</p><p>FT</p><p>R</p><p>-</p><p>FT</p><p>R</p><p>+</p><p>C10</p><p>FT</p><p>L+</p><p>R</p><p>IN</p><p>L</p><p>IN</p><p>+</p><p>B</p><p>01</p><p>09</p><p>05</p><p>R01</p><p>070603</p><p>0408 02</p><p>01</p><p>09</p><p>05</p><p>07 06 03</p><p>04 0802</p><p>Vp</p><p>-Vp</p><p>AfR</p><p>FT+ FT-</p><p>8W</p><p>R02</p><p>R03</p><p>R04R05 R06</p><p>R07 R08</p><p>R09 R10</p><p>C09</p><p>C01</p><p>C02C03 C04C13 C14</p><p>C15 C16</p><p>C17 C18</p><p>C11 C12</p><p>IC1 IC2</p><p>PEÇA TIPO CÓDIGO/VALOR UNID./SUF. COMPLEM. POSIÇÃO</p><p>Circuito Integrado Amplificador TDA1514 A IC1 e IC2</p><p>Diodo Retificador 1N5406 p/ 3A D1,D2,D3 e D4</p><p>Resistor Carvâo 22 kW 1/8W R1,R2,R5 e R6</p><p>Resistor Carvâo 680 W 1/8W R3</p><p>Resistor Carvâo 100 W 1/8W R4</p><p>Resistor Carvâo 330 kW 1/8W R7 e R8</p><p>Resistor Carvâo 3,3 W 1/8W R9 e R10</p><p>Não utilizado R11 e R12</p><p>Ver texto R13 e R14</p><p>Capacitor Eletrolítico 22 mF 35V C1</p><p>Capacitor Cerâmico 2,2 kpF C2</p><p>Capacitor Eletrolítico 10 mF 35V C3 e C4</p><p>Capacitor Eletrolítico 47 mF 63V C5 e C6</p><p>Não utilizado C7 e C8</p><p>Capacitor Eletrolítico 1 mF 35V C9 e C10</p><p>Capacitor Cerâmico 220 pF C11 e C12</p><p>Capacitor Poliéster 220 kpF 50V C13 e C14</p><p>Capacitor Poliéster 220 kpF 50V C17 e C18</p><p>Capacitor Cerâmico 5,6 kpF C15 e C16</p><p>Capacitor Eletrolítico 2200 mF 35V C19, C20 e C21</p><p>Capacitor Eletrolítico 2200 mF 35V C22, C23 e C24</p><p>Chave Alavanca On/Off p/ 3A S1</p><p>Chave HH 110/220Vac S2</p><p>Fusível Pequeno 2 A C/ retardo F1</p><p>Soquete p/ fusível p/ painel</p><p>TR1</p><p>Diversos:</p><p>Transformador primário 110 + 100Vac, secundário 18 + 18 Vac/6A</p><p>LISTA DE MATERIAL - AMPLIFICADOR DE 45 + 45W</p><p>Semicondutores:</p><p>Resistores:</p><p>Capacitores:</p><p>LISTA DE MATERIAL - AMPLIFICADOR MONO DE 100W</p><p>figura 16</p><p>figura 14</p><p>figura 15</p><p>figura 13</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>102 ELETRÔNICAFONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>Já vimos anteriormente diversas classes de amplificação</p><p>como A, B, AB; todas possuindo suas particularidades,</p><p>vantagens e deficiências; continuando nosso estudo</p><p>sobre amplificadores vamos passar agora para uma</p><p>nova classe de amplificadores chamados G ou H.</p><p>Entre suas vantagens está a obtenção de altas potências</p><p>com baixo consumo de energia, mas com a</p><p>desvantagem da introdução pequenos ruídos em dadas</p><p>frequências devido à comutação ou passagem de corte</p><p>para a condução de alguns transistores. Apesar dos</p><p>fabricantes de integrados que utilizam a classe H o</p><p>considerarem HI-FI, outros estudiosos não o consideram</p><p>como tal.</p><p>Devido ao seu baixo consumo de energia e alto</p><p>rendimento, ele é muito empregado nos aparelhos de</p><p>som doméstico (microsystems), com boa qualidade</p><p>sonora e grande potência, além de preços muito</p><p>convidativos.</p><p>O seu princípio de funcionamento é muito parecido com</p><p>os amplificadores classe AB, diferindo na introdução de</p><p>uma tensão de + ou – B maior que a normal, auxiliando no</p><p>acréscimo de potência.</p><p>O motivo de estarmos usando a especificação de G ou H,</p><p>se deve ao mercado americano utilizar a especificação</p><p>de G, enquanto que em outros países utiliza-se a</p><p>especificação H.</p><p>A figura 17 ilustra a saída de um amplificador classe G ou</p><p>H. Nela podemos ver que os transistores de saída</p><p>funcionam em classe AB, só que a alimentação +VL e -VL</p><p>(+VL: tensão positiva Low; -VL: tensão negativa Low)</p><p>poderá ser comutada para a tensão +VH e -VH (+VH:</p><p>tensão positiva High; -VH: tensão negativa High). Essas</p><p>tensões maiores, serão chaveadas pelo circuito de</p><p>controle, cujo funcionamento depende diretamente do</p><p>próprio sinal da saída.</p><p>Quando o sinal de saída é de baixa amplitude, o controle</p><p>mantém as chaves abertas, e o circuito de saída é</p><p>alimentado pelas tensões +VL e -VL, passando através</p><p>dos diodos D1 e D2, que ficam diretamente polarizados.</p><p>Neste caso temos um amplificador classe AB</p><p>funcionando em média ou baixa potência, sendo que o</p><p>sinal de saída em potência mantem-se com 70% (em</p><p>Vpp) em relação às tensões de alimentação de +VL e -VL</p><p>(estas tensões giram normalmente entre 20 e 30 volts).</p><p>Quando o sinal começa a ter picos ou períodos de alta</p><p>AMPLIFICADORES CLASSE G e H</p><p>+VL</p><p>+VH</p><p>-VH</p><p>-VL</p><p>controle</p><p>Q1</p><p>Q2</p><p>D2</p><p>D1</p><p>+B</p><p>+2B</p><p>-B</p><p>-2B</p><p>Q2</p><p>Q4</p><p>Q1</p><p>D1</p><p>D2</p><p>Q3</p><p>Af01</p><p>C</p><p>O</p><p>N</p><p>T</p><p>R</p><p>O</p><p>L</p><p>E</p><p>E</p><p>E</p><p>X</p><p>C</p><p>I</p><p>T</p><p>A</p><p>Ç</p><p>Ã</p><p>O</p><p>+B</p><p>+2B</p><p>-B</p><p>Q2</p><p>Q4</p><p>Q1</p><p>D1</p><p>D2</p><p>Q3</p><p>-2B</p><p>Af01</p><p>C</p><p>O</p><p>N</p><p>T</p><p>R</p><p>O</p><p>L</p><p>E</p><p>E</p><p>E</p><p>X</p><p>C</p><p>I</p><p>T</p><p>A</p><p>Ç</p><p>Ã</p><p>O</p><p>figura 17</p><p>figura 18</p><p>figura 19</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>103ELETRÔNICA FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>amplitude, o circuito de controle começa a chavear as</p><p>alimentações de acordo com os picos do sinal; quando</p><p>estes ultrapassam certa amplitude, o controle fecha</p><p>chave, elevando o potencial nos coletores dos</p><p>transistores e despolarizando os diodos (D1 e D2),</p><p>passando a alimentação dos transistores de saída, a ser</p><p>feita pelas tensões de +VH e -VH; assim que o sinal cai de</p><p>amplitude o controle volta a abrir as chaves. Neste ponto,</p><p>a tensão da alimentação volta a ser baixa e com isto</p><p>reduz a dissipação de potência nos transistores de saída,</p><p>mantendo uma baixa corrente de repouso e</p><p>consequentemente um baixo consumo.</p><p>As ligações dos amplificadores G ou H, podem ser em</p><p>série como mostra a figura 18, ou em paralelo, como</p><p>mostra a figura 19.</p><p>A figura 18, possui a mesma configuração mostrada</p><p>anteriormente, onde os transistores Q1 e Q2 trabalham</p><p>com tensões de alimentação de +B e -B. Quando o sinal</p><p>de saída aumenta de amplitude, haverá a condução do</p><p>transistor Q3 (semi-ciclos positivos), e também do</p><p>transistor Q4 (semi-ciclos negativos).</p><p>Com a condução do transistor Q3 e do transistor Q4,</p><p>haverá a introdução no circuito das tensões maiores de +</p><p>2 B e -2B.</p><p>Já na figura 19, temos transistores colocados em</p><p>paralelo, sendo que na menor potência funcionam os</p><p>transistores Q1 e Q2, trabalhando com +B e -B; mas</p><p>quando o amplificador trabalha com maior potência,</p><p>serão acionados em paralelo, os transistores Q3 e Q4,</p><p>inserindo as tensões de +2B e -2B.</p><p>Nesta configuração os transistores Q1 e Q2, trabalham</p><p>com uma potência dissipada menor, enquanto os</p><p>transistores Q3 e Q4 trabalham com as tensões maiores</p><p>apresentando dissipações de potência também maiores;</p><p>mas, com estes trabalham somente quando o nível de</p><p>sinal aumenta, o resultado é uma dissipação reduzida.</p><p>Na figura 20, podemos ver integrado TDA7294, que</p><p>trabalha com fonte simétrica dupla, ou seja +/-40V e +/-</p><p>20V. Apesar da tensão de + 40 volts entrar pelo pino 7 do</p><p>integrado, e a tensão de -40 volts entrar pelo pino 8,</p><p>essas servem somente para a polarização do circuito de</p><p>pré-amplificação e driver. Na verdade, a saída de som</p><p>(interna no CI), será feita através dos pinos 13, que</p><p>recebe +20V, e pino 15, que recebe -20V. A saída para</p><p>excitação do alto-falante se dará pelo pino 14, e o sinal de</p><p>áudio entrará pelo pino 3 do integrado.</p><p>Com potência de saída variando até 30 Vpp (+15V e -</p><p>15V), o integrado trabalhará somente com as tensões de</p><p>+ 20V e -20V. Sinais de excitação que levem a saída de</p><p>som para níveis superiores a 30 Vpp, acabarão excitando</p><p>a malha formada R4, transistor T4, zener Z1 e resistor R7</p><p>(para malha positiva); e o resistor R8, o diodo zener Z2, o</p><p>transistor T7 e o resistor R9 (para a malha negativa).</p><p>Imaginando agora que o nível do sinal de áudio atinja 15</p><p>volts positivos, haverá a elevação da a tensão na base do</p><p>transistor T3, que será polarizado, levando também</p><p>polarização ao transistor T1, que por sua vez levará a</p><p>tensão de + 40 volts ao pino 13 de integrado (via L1),</p><p>permitindo assim elevar em muito o potencial de</p><p>alimentação positiva</p><p>de saída de som.</p><p>Quando o semi-ciclo negativo do sinal de áudio atingir a</p><p>amplitude de -15 volts, haverá a polarização do transistor</p><p>T6, que entrará em condução, polarizando assim o</p><p>transistor T2, levando o potencial de -40 volts ao pino 15</p><p>do integrado (via L2) e, permitindo uma maior amplitude</p><p>negativa do sinal de áudio.</p><p>O objetivo desses amplificadores utilizando duas fontes</p><p>de alimentação, será sempre o de reduzir a dissipação de</p><p>potência ou a perda em calor nos componentes da saída</p><p>de som, quando em baixos níveis de potência.</p><p>Na figura 21, temos um amplificador classe G ou H, só</p><p>que trabalhando de um modo paralelo. Enquanto temos</p><p>uma baixa potência de saída, a alimentação será</p><p>baseada no + Vcc1, que irá polarizar os transistores Q9,</p><p>Q5 e Q19. Já a tensão de alimentação de -Vcc1, irá</p><p>polarizar os transistores Q10, Q4 e Q13. quando a</p><p>potência de saída for maior, a tensão do lado esquerdo do</p><p>R35 subirá, polarizando o transistor Q20, fazendo cair a</p><p>tensão de seu coletor e com isto levando à condução o</p><p>transistor Q8 (FET canal P). No semi-ciclo seguinte a</p><p>TDA7294</p><p>3</p><p>1</p><p>4</p><p>137</p><p>8 15</p><p>2</p><p>14</p><p>6</p><p>10</p><p>R3 680</p><p>C11 22mF</p><p>L3 5mH</p><p>270</p><p>R16</p><p>13K</p><p>C15</p><p>22mF</p><p>9</p><p>R16</p><p>13K</p><p>C13 10mF</p><p>R13 20K</p><p>C11 330nF</p><p>R15 10K</p><p>C14</p><p>10mF</p><p>R14 30K</p><p>D5</p><p>1N4148</p><p>PLAY</p><p>ST-BY</p><p>270</p><p>L1 1mH</p><p>T1</p><p>BDX53A</p><p>T3</p><p>BC394</p><p>D3 1N4148</p><p>R4</p><p>270</p><p>R5</p><p>270</p><p>T4</p><p>BC393</p><p>T5</p><p>BC393</p><p>R6</p><p>20K</p><p>R7</p><p>3.3K</p><p>C16</p><p>1.8nF</p><p>R8</p><p>3.3K</p><p>C17</p><p>1.8nF</p><p>Z2 3.9V</p><p>Z1 3.9V</p><p>L2 1mH</p><p>270</p><p>D4 1N4148</p><p>D2 BYW98100</p><p>R1</p><p>2</p><p>R2</p><p>2</p><p>C9</p><p>330nF</p><p>C10</p><p>330nF</p><p>T2</p><p>BDX54A T6</p><p>BC393</p><p>T7</p><p>BC394</p><p>T8</p><p>BC394</p><p>R9</p><p>270</p><p>R10</p><p>270</p><p>R11</p><p>29K</p><p>OUT</p><p>INC7</p><p>100nF</p><p>C5</p><p>1000mF</p><p>C8</p><p>100nF</p><p>C6</p><p>1000mF</p><p>C1</p><p>1000mF</p><p>C2</p><p>1000mF</p><p>C3</p><p>100nF</p><p>C4</p><p>100nF</p><p>+40V</p><p>+20V</p><p>D1 BYW98100</p><p>GND</p><p>-20V</p><p>-40V</p><p>figura 20</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>104 ELETRÔNICAFONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>tensão do lado esquerdo do resistor R34 cairá e com isto</p><p>levará à condução o transistor Q14 que elevará sua</p><p>tensão de coletor, polarizando o gate do FET Q15. Desta</p><p>forma teremos a aplicação da tensão de + Vcc2 para</p><p>excitação do alto-falante (durante o semi-ciclo positivo),</p><p>e a aplicação de -Vcc2, também para excitação do alto-</p><p>falante.</p><p>A grande vantagem neste tipo de amplificador é que os</p><p>transistores Q9, Q5 e Q19 trabalharão sempre com a</p><p>mesma tensão de entrada, o mesmo correndo para os</p><p>transistores Q10, Q4 e Q13. Já os transistores Q8 e Q15</p><p>trabalharão com tensões maiores, mas somente gerarão</p><p>dissipação de potência quando houver um sinal de</p><p>grande intensidade.</p><p>Amplificador AIWA NSX-F9</p><p>O system AIWA NSX-F9, foi um grande sucesso de</p><p>vendas no Brasil durante a década de 90, devido não</p><p>somente a sua alta potência, mas ao seu preço</p><p>acessível. Faremos abaixo uma análise detalhada tanto</p><p>da etapa amplificadora classe AB, como também o</p><p>acionamento em classe H e dispositivos de proteção.</p><p>O sinal de áudio entrará pela base do transistor Q203,</p><p>que fará a amplificação do sinal em seu coletor</p><p>(invertendo a fase), sendo este sinal levado ainda ao</p><p>transistor Q207 (driver), fazendo amplificação final até os</p><p>transistores de saída e Q209 e Q211. Esses transistores</p><p>trabalharão em amplificação classe AB, sendo</p><p>polarizados pela fonte de alimentação de + 30 e -30 volts.</p><p>A realimentação negativa, ou seja, a realimentação que</p><p>controlará o ganho e manterá a tensão de meio Vcc em</p><p>zero volt, será feita pelo resistor R233, que polarizará a</p><p>base do transistor Q205. O funcionamento da</p><p>realimentação negativa se dará da seguinte forma:</p><p>considerando que o sinal de áudio com seu semi-ciclo</p><p>positivo fará com que o transistor Q203 conduza mais</p><p>abaixando sua tensão de coletor, fazendo com que haja</p><p>uma maior corrente de base do transistor Q207,</p><p>elevando a sua tensão de coletor que aumentará</p><p>polarização base-emissor do transistor Q209, elevando</p><p>assim a tensão de saída; simultaneamente, o resistor</p><p>R233 também elevará a tensão de base do transistor</p><p>Q205, fazendo circular uma maior corrente coletor-</p><p>emissor, elevando o potencial do seu emissor e com isto</p><p>despolarizando levemente Q203. Na verdade não há</p><p>despolarização de Q203, mas somente uma menor</p><p>condução deste transistor (anteriormente havíamos</p><p>figura 21</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>105ELETRÔNICA FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>falado que o sinal subiu em sua base). Vemos assim que</p><p>a realimentação negativa tem como função reduzir</p><p>levemente o ganho diminuindo distorções; ao mesmo</p><p>tempo, temos a garantia que a tensão de saída</p><p>permanecerá em média com zero volt.</p><p>Os transistores Q233 e Q235 têm como função</p><p>estabilizar as polarizações por temperatura ambiente</p><p>para os coletores dos transistores Q203 e Q205.</p><p>O transistor Q227, tem uma importante função que é</p><p>ligar ou desligar o amplificador quando o aparelho</p><p>encontra-se em “stand-by”. Quando esse transistor</p><p>encontra-se saturado, ele faz a conexão da polarização</p><p>para o transistor de saída Q211. No modo “stand-by”, a</p><p>tensão de comando vai para nível baixo, fazendo com</p><p>que o transistor Q227 fique totalmente cortado; o corte</p><p>deste fará também que os transistores Q203 e Q205</p><p>entrem em corte, cortando também Q207. Assim, os</p><p>transistores de saída Q209 e Q211 ficarão totalmente em</p><p>corte.</p><p>O CIRCUITO DE PROTEÇÃO E O</p><p>CHAVEAMENTO DA TENSÃO ALTA.</p><p>O resistor R231 tem uma função muito importante na</p><p>saída de som, apesar de ter um valor muito baixo, pois</p><p>quando a corrente exceder um determinado limite,</p><p>haverá polarização do transistor Q213 abaixando sua</p><p>tensão de coletor, enviando esta informação ao circuito</p><p>de controle que imediatamente mandará o comando para</p><p>desligar o amplificador.</p><p>Já o termistor TH201, tem como função realizar o</p><p>desarme por aquecimento excessivo. Como ele é um</p><p>NTC, com o amplificador frio, terá alta resistência,</p><p>mantendo o transistor Q231 completamente cortado.</p><p>Mas com aquecimento do amplif icador, em</p><p>funcionamento normal, haverá também o aquecimento</p><p>do NTC, que diminuirá sua resistência, mas não o</p><p>suficiente para polarização de Q231. A partir do momento</p><p>que haja um aquecimento excessivo, o termistor será</p><p>aquecido a um ponto que permitirá a condução do</p><p>transistor Q231, conseqüentemente fazendo cair sua</p><p>tensão de coletor enviando essa tensão ao circuito de</p><p>controle, que imediatamente mandará desligar o</p><p>amplificador.</p><p>Quanto à etapa amplificadora de potência e saída H,</p><p>podemos dizer que o chaveamento será feito pelos</p><p>transistores Q219 e Q220, levando as tensões de</p><p>alimentação de + 70 volts e -70 volts à saída de som.</p><p>Notem que os dois transistores FET´s são de canal N,</p><p>necessitando de potencial positivo em seu gate para</p><p>conduzir. Vamos analisar inicialmente a malha de</p><p>polarização da tensão positiva.</p><p>Ligada a tensão de alimentação de + 30 volts temos o</p><p>diodo zener D209, o resistor R243, o resistor R244 e o</p><p>diodo zener D210, este ligado à tensão -30 volts. Logo</p><p>após, o diodo D209 teremos uma tensão estável para o</p><p>emissor do transistor Q221; considerando agora que</p><p>temos o resistor R251 ligado na saída de som, podemos</p><p>dizer que ao sinal ultrapassar um determinado limite</p><p>(semi-ciclo positivo) haverá a polarização do transistor</p><p>Q221 e este, por sua vez, polarizará o transistor Q223.</p><p>Mas antes disso, vemos que o capacitor C215 é</p><p>carregado pelo diodo D227, com um potencial muito</p><p>próximo a 30V; sendo assim, com a condução do</p><p>transistor Q223, haverá a elevação o potencial do lado de</p><p>baixo capacitor C215 para 30V (saturação de Q233) e</p><p>consequentemente haverá também uma grande</p><p>elevação da tensão de gate do transistor FET Q219 (via</p><p>carga armazenada em C215), levando-o à condução.</p><p>Vamos agora analisar como ocorre a elevação do</p><p>potencial negativo da alimentação. O emissor do</p><p>transistor Q222 está grampeado à tensão do diodo zener</p><p>D210. Quando o potencial presente na saída de som, ou</p><p>seja, o semi-ciclo negativo do sinal, atingir determinado</p><p>patamar negativo, haverá polarização do transistor Q222</p><p>Q209 D205</p><p>Q213</p><p>C215</p><p>R290</p><p>R289 R241</p><p>R239</p><p>Q211</p><p>Q219</p><p>Q220</p><p>Q223</p><p>D201</p><p>D203</p><p>R287R291R215</p><p>R233</p><p>R213</p><p>R209</p><p>R275 R268</p><p>R235</p><p>R219R217 R221</p><p>Q227</p><p>POWER</p><p>SW</p><p>Q203</p><p>Q233 Q235</p><p>D221</p><p>Q207</p><p>C225</p><p>R237</p><p>D227</p><p>Q223 D221</p><p>D213 R249</p><p>Q221</p><p>R245 R251</p><p>R243</p><p>R244</p><p>D210D220</p><p>R253</p><p>R286</p><p>R255</p><p>D212</p><p>D214</p><p>R246</p><p>Q222</p><p>R240</p><p>R238</p><p>Q232</p><p>Q231</p><p>R285</p><p>TH201</p><p>C213</p><p>R231 R227</p><p>D219</p><p>D209</p><p>Q205</p><p>ENTRADA</p><p>DO SINAL</p><p>DE ÁUDIO</p><p>COMANDO</p><p>POWER ON</p><p>PARA ACIONAR</p><p>O AMPLIFICADOR</p><p>-VH: ALIMENTAÇÃO -70V</p><p>-VL: ALIMENTAÇÃO -30V</p><p>SAÍDA</p><p>DE</p><p>SOM</p><p>PROT: SOBRE CORRENTE OU AQUECIMENTO</p><p>+VL: ALIMENTAÇÃO +30V</p><p>ACIONAMENTO OUTRO CANAL</p><p>ACIONAMENTO OUTRO CANAL</p><p>+VH: ALIMENTAÇÃO +70V</p><p>ÁREA DA SAÍDA</p><p>DE POTÊNCIA</p><p>figura 22</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>106 ELETRÔNICAFONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>elevando seu potencial de coletor e com isto aplicando</p><p>um potencial positivo no gate do FET Q220, fazendo-o</p><p>conduzir.</p><p>Desta forma, dar-se-á a polarização dos transistores</p><p>FET´s e consequentemente ajudarão na formação de</p><p>uma maior tensão para os transistores de saída e</p><p>potência final para a saída de som.</p><p>AMPLIFICADOR CLASSE H PARA</p><p>FONTES DE 12V (AUTOMÓVEL).</p><p>Na figura 23, podemos ver o circuito integrado TDA1562,</p><p>que foi construído para ser um amplificador em ponte,</p><p>funcionando com saída classe AB. Podemos ver também</p><p>que nos pinos 3 e 5 do integrado existe um capacitor de</p><p>grande valor (4700 uF); o mesmo ocorrerá nos pinos 13 e</p><p>15 do integrado, tendo um capacitor de mesmo valor.</p><p>O objetivo destes capacitores de grandes valores, é</p><p>armazenar a tensão de 12 volts e manter uma boa carga,</p><p>de forma que em altas potências, a tensão armazenada</p><p>nos capacitores possam ser somadas a tensão normal</p><p>de 12 volts proveniente da alimentação. Com isto, há um</p><p>grande incremento de potência no aparelho. A opção de</p><p>haver ou não esse incremento na tensão de alimentação,</p><p>pode ser feita por tensão aplicada no pino 16 do</p><p>integrado.</p><p>Para que possamos entender como ocorre o processo</p><p>de geração de uma tensão que chega a 24 volts, vamos</p><p>analisar o diagrama de funcionamento da figura 24.</p><p>Os transistores Q1 e Q2, formam a etapa de saída de um</p><p>dos amplificadores. Os transistores Q3 e Q4 formam a</p><p>outra etapa de saída. Como podemos ver, o alto-falante</p><p>AF01, foi colocado entre esses dois amplificadores.</p><p>Esses dois amplificadores devem ser excitados com</p><p>diferença de fase de 180°, como já foi visto anteriormente</p><p>na explicação sobre amplificadores em ponte.</p><p>Podemos ver também, que os transistores de saída são</p><p>polarizado pela tensão de 12 volts, via diodo D1. Além de</p><p>alimentar a saída de som, haverá também a carga do</p><p>capacitor C01, que está ligada à massa via resistor de 47</p><p>ohms .</p><p>Quando o semi-ciclo positivo ultrapassar 10 volts (na</p><p>saída Q1 e Q2), haverá polarização do transistor Q6 e a</p><p>consequente queda da tensão de seu coletor,</p><p>polarizando por sua vez, o transistor Q5, que elevará sua</p><p>tensão de coletor para 12 volts. Como o capacitor C01 já</p><p>figura 23</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>107ELETRÔNICA FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>Até agora, havíamos falado de amplificadores que</p><p>podiam chegar a cerca de 300 ou 500 Wrms. Mas ainda</p><p>existem as chamadas "potências ou cabeçotes" que</p><p>podem chegar até 2.000 Wrms e outras que atingem</p><p>cerca de 5.000 Wrms.</p><p>A figura 25, mostra uma configuração de saída de som</p><p>que pode atingir uma potência em torno de 1000W. É</p><p>composta por uma série transistores em paralelo, cada</p><p>um deles trabalhando entre 2 à 3 amperes. Isto significa</p><p>dizer que se tivermos 3 transistores em paralelo,</p><p>poderemos atingir uma corrente entre 6 a 9 amperes</p><p>nesta malha. Apesar de parecer simples, essa saída</p><p>necessita de um cálculo muito bem-feito nos resistores</p><p>chamados de “equalização”, como mostramos na figura</p><p>26.</p><p>Quando transistor Driver Q13, aplicar a polarização nos</p><p>transistores de saída, um deles começará a conduzir</p><p>antes do outro, e com isto poderemos dizer que não</p><p>haverá uma distribuição igual de corrente para eles.</p><p>Caso isto ocorra, um deles ficará sobrecarregado,</p><p>porque haverá tensão aplicada por uma grande</p><p>corrente circulante, gerando uma grande dissipação de</p><p>potência; isto ocorre devido à polarização inicial de cada</p><p>um dos transistor variar de 0,55 volt até cerca de 0,7</p><p>volt.</p><p>Assim, faz-se necessário a introdução dos chamados</p><p>resistores de equalização, que estarão ligados nos</p><p>emissores dos transistores, fechando o circuito</p><p>paralelo. Considerando que um transistor de potência</p><p>conduza antes do outro, este gerará uma queda de</p><p>tensão (ainda que pequena) no resistor de equalização;</p><p>será necessário então, uma maior tensão de base e</p><p>com isto gerando polarização para o outro transistor</p><p>(que ainda não gerou queda de tensão no resistor de</p><p>emissor), equiparando as polarizações.</p><p>Na figura 27, vemos um amplificador utilizando um jogo</p><p>de dez transistores, sendo cinco em paralelo na malha</p><p>de cima, e cinco em paralelo na malha de baixo.</p><p>Considerando que cada transistor tem uma corrente</p><p>máxima de 3 amperes, teremos um total 15 amperes</p><p>circulante pela malha, gerando uma potência de 600 W</p><p>sobre a carga. Isto se dá também para o semi-ciclo</p><p>negativo.</p><p>Finalmente na figura 28, temos a etapa de um</p><p>amplificador de potência completo, utilizando vários</p><p>transistores de saída. Pode parecer inicialmente que é</p><p>um amplificador classe H, mas na verdade os</p><p>transistores ligados ao potencial positivo e também ao</p><p>negat ivo fazem uma divisão de tensão e</p><p>consequentemente uma divisão na potência dissipada.</p><p>O amplificador classe AB é formado pelos pares Q302 e</p><p>Q306, Q301 e Q305, além do Q13 e Q14, sendo estes</p><p>polarizados pelos drivers do amplificador. Já os</p><p>transistores de saída complementares ligados à tensão</p><p>de alimentação, serão excitados pela variação do sinal</p><p>da saída de som; caso haja uma grande variação de</p><p>sinal a nível positivo, haverá polarização do transistor</p><p>Q12, que por sua vez terá corrente para polarização dos</p><p>transistores Q303 e Q304 (ligados em paralelo).</p><p>Quando houver uma variação de sinal na saída a nível</p><p>está anteriormente carregado com 12 volts, quando tiver</p><p>seu lado negativo ligado à tensão de 12 volts, seu lado</p><p>positivo assumirá (em relação à massa) a tensão de 24</p><p>volts, pois funcionará como uma bateria de 12V</p><p>posicionada momentaneamente em série sobre a tensão</p><p>de alimentação de 12V.</p><p>Caso a potência sonora seja alta, a tendência é que a</p><p>tensão de 1/2Vcc suba e com isto force uma maior</p><p>polarização também para o transistor Q2. Com isso</p><p>teremos um aumento de potência considerável com</p><p>estes capacitores geradores de tensão.</p><p>+B 12V +B 12V</p><p>Q2 Q4</p><p>Q1 Q3</p><p>Q5 Q7</p><p>Q6 Q8</p><p>D1 D2</p><p>D3 D4</p><p>C01 C02</p><p>C</p><p>O</p><p>N</p><p>T</p><p>R</p><p>O</p><p>L</p><p>E</p><p>E</p><p>E</p><p>X</p><p>C</p><p>I</p><p>T</p><p>A</p><p>Ç</p><p>Ã</p><p>O</p><p>C</p><p>O</p><p>N</p><p>T</p><p>R</p><p>O</p><p>L</p><p>E</p><p>E</p><p>E</p><p>X</p><p>C</p><p>I</p><p>T</p><p>A</p><p>Ç</p><p>Ã</p><p>O</p><p>4.700uF</p><p>47ohms 47ohms</p><p>4.700uF</p><p>Af01</p><p>AMPLIFICADORES COM POTÊNCIA ENTRE 500 E 2.000 WRMS</p><p>figura 24</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>108 ELETRÔNICAFONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>negativo haverá polarização do transistor Q15, que por</p><p>sua vez gerará a polarização de Q307 e Q308.</p><p>O controle de corrente máxima neste amplificador se dá</p><p>baseado na queda de tensão nos resistores R309 e</p><p>R311; como esses resistores possuem um valor muito</p><p>baixo (0,18 ohms), quando a corrente chegar a 3,3</p><p>amperes (por cada transistor individualmente) haverá</p><p>uma queda de tensão de 0,6 volts que permitirá a</p><p>polarização tanto do transistor Q10 como do transistor</p><p>Q11, diminuindo a tensão de coletor de Q10 e</p><p>aumentando a tensão do coletor de Q11; a partir disto,</p><p>haverá a despolarização dos transistores de saída e por</p><p>conseguinte a redução na corrente geral.</p><p>A corrente de repouso deste amplificador será</p><p>controlada basicamente pelo transistor Q9, posicionado</p><p>entre as bases dos transistores Q13 e Q14. O transistor</p><p>Q9 ainda é polarizado pelo transistor Q8, cuja</p><p>polarização também dependerá do ajuste feito no</p><p>trimpot P2. Neste caso, para iniciar o ajuste da corrente</p><p>quiescente (repouso) dos transistores de saída, deve-</p><p>se colocar o trimpot P2 na mínima resistência, ou seja</p><p>com cursor totalmente para cima; isto aumentará a</p><p>polarização do</p><p>transistor Q8 fazendo com que a</p><p>corrente entre emissor-coletor seja maior, provocando</p><p>assim maior polarização do transistor Q9 com o</p><p>conseqüente aumento de corrente entre coletor-</p><p>emissor. Teremos assim a diminuição de corrente geral</p><p>para os transistores de saída.</p><p>Para colocar o trimpot P2 na posição correta,</p><p>poderemos usar diversas técnicas como mencionamos</p><p>R35</p><p>47</p><p>R38</p><p>47</p><p>R302</p><p>10</p><p>R301</p><p>10</p><p>R309</p><p>0,18</p><p>R310</p><p>0,18</p><p>R312</p><p>0,18</p><p>R311</p><p>0,18</p><p>R304</p><p>10</p><p>R303</p><p>10</p><p>Q303</p><p>Q301</p><p>Q302</p><p>Q304</p><p>Q306</p><p>Q308</p><p>Q305</p><p>Q14</p><p>Q15</p><p>Q307</p><p>Q12</p><p>Q13</p><p>+65V</p><p>-65V</p><p>R28</p><p>1k</p><p>C12</p><p>R33</p><p>1k</p><p>R29</p><p>750</p><p>R32</p><p>750</p><p>R30</p><p>300 C13</p><p>R31</p><p>300</p><p>R36</p><p>47</p><p>R37</p><p>47</p><p>C15</p><p>C14</p><p>OUT</p><p>Q13</p><p>R309</p><p>0,18W</p><p>R310</p><p>0,18W</p><p>R312</p><p>0,18W</p><p>R311</p><p>0,18W</p><p>Q301 Q302</p><p>OUT</p><p>V1 V2</p><p>I1 I2Vb1 Vb2</p><p>DV</p><p>+40V</p><p>-40V</p><p>Q101</p><p>Q107</p><p>Q105</p><p>Q103</p><p>Q104</p><p>Q102</p><p>C105</p><p>15pF</p><p>C104</p><p>R101</p><p>0,47W/4W</p><p>R103</p><p>4,7W</p><p>R104</p><p>4,7W</p><p>R105</p><p>220WR113</p><p>R107</p><p>220W</p><p>R108</p><p>R109</p><p>R102</p><p>0,47W/4W</p><p>Af01 8W</p><p>Q101a</p><p>Q102a</p><p>Q101b</p><p>Q102b</p><p>Q101c</p><p>Q102c</p><p>Q101d</p><p>Q102d</p><p>R101a</p><p>0,47W/4W</p><p>R102a</p><p>0,47W/4W</p><p>R101b</p><p>0,47W/4W</p><p>R102b</p><p>0,47W/4W</p><p>R101c</p><p>0,47W/4W</p><p>R102c</p><p>0,47W/4W</p><p>R101d</p><p>0,47W/4W</p><p>R102d</p><p>0,47W/4W</p><p>figura 25 figura 26</p><p>figura 27</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>109ELETRÔNICA FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>abaixo:</p><p>A) injetar na entrada do amplificador um</p><p>sinal senoidal com frequência de 1kHz,</p><p>que deverá ser ouvido no alto-falante</p><p>com muito baixa amplitude. Com o</p><p>osciloscópio, observar a forma de onda</p><p>que apresentará uma distorção em seu</p><p>ponto central (na passagem da condução</p><p>dos transistores da malha positiva para</p><p>malha negativa e vice-versa). Ajustar o</p><p>trimpot P2 até que a distorção</p><p>desapareça. Após feito esse ajuste,</p><p>deixar o amplificador ligado por no</p><p>mínimo 10 minutos (em repouso - sem</p><p>som), acompanhando o aquecimento</p><p>que haverá no dissipador.</p><p>B) alguns fabricantes, pedem que a</p><p>corrente de repouso seja ajustada</p><p>baseado na queda de tensão em um dos</p><p>resistores de equalização (R309, R310,</p><p>R311 ou R312). Esta queda de tensão é</p><p>de alguns milivolts e variará de fabricante</p><p>para fabricante.</p><p>C) outra técnica muito interessante é a</p><p>utilização da lâmpada em série, cuja</p><p>potência, será escolhida de acordo com a</p><p>potência do amplificador. Caso o</p><p>amplificador tenha 1000 W, será</p><p>escolhido uma lâmpada de cerca de 150</p><p>W (com mesma tensão da rede) para se</p><p>fazer o ajuste da corrente de repouso.</p><p>O inicialmente posicionamos o trimpot</p><p>P2 para a mínima resistência e veremos</p><p>que a lâmpada apresentará algum</p><p>acendimento (acendimento devido a uma</p><p>série de perdas de dissipação de</p><p>potência, principalmente no trans-</p><p>formador de força). À medida que vamos</p><p>fazendo o ajuste notamos que não há</p><p>diferença no brilho da lâmpada; mas a</p><p>partir de um determinado ponto do ajuste,</p><p>a lâmpada começará a brilhar mais.</p><p>Devemos então, voltar um pouco o</p><p>ajuste, para que fique no ponto de</p><p>variação.</p><p>Ainda neste amplificador temos o trimpot</p><p>P1, que tem como função fazer o ajuste</p><p>de "OFF-SET" da tensão de saída de</p><p>som, ou seja, deverá ser ajustado para</p><p>que a tensão de saída, seja no máximo</p><p>de 0,005 volts (positiva ou negativa). Este</p><p>ajuste deverá ser feito sem o alto-falante</p><p>conectado ao amplificador, pois sendo de</p><p>baixa impedância, mascarará o</p><p>resultado.</p><p>R</p><p>3</p><p>5</p><p>4</p><p>7</p><p>R</p><p>3</p><p>8</p><p>4</p><p>7</p><p>R</p><p>2</p><p>5</p><p>1</p><p>0</p><p>0</p><p>R</p><p>3</p><p>0</p><p>2</p><p>1</p><p>0</p><p>R</p><p>3</p><p>0</p><p>1</p><p>1</p><p>0</p><p>R</p><p>3</p><p>0</p><p>9</p><p>0</p><p>,1</p><p>8</p><p>R</p><p>3</p><p>1</p><p>0</p><p>0</p><p>,1</p><p>8</p><p>R</p><p>3</p><p>1</p><p>2</p><p>0</p><p>,1</p><p>8</p><p>R</p><p>3</p><p>11</p><p>0</p><p>,1</p><p>8</p><p>R</p><p>3</p><p>0</p><p>4</p><p>1</p><p>0</p><p>R</p><p>3</p><p>0</p><p>3</p><p>1</p><p>0</p><p>Q</p><p>3</p><p>0</p><p>3</p><p>Q</p><p>3</p><p>0</p><p>1</p><p>Q</p><p>3</p><p>0</p><p>2</p><p>Q</p><p>3</p><p>0</p><p>4</p><p>Q</p><p>3</p><p>0</p><p>6</p><p>Q</p><p>3</p><p>0</p><p>8</p><p>Q</p><p>3</p><p>0</p><p>5</p><p>Q</p><p>1</p><p>4</p><p>Q</p><p>1</p><p>5</p><p>Q</p><p>3</p><p>0</p><p>7</p><p>Q</p><p>1</p><p>2</p><p>Q</p><p>1</p><p>3</p><p>Q</p><p>1</p><p>0</p><p>+</p><p>6</p><p>5</p><p>V</p><p>-6</p><p>5</p><p>V</p><p>R</p><p>2</p><p>8</p><p>1</p><p>k</p><p>C</p><p>1</p><p>2</p><p>R</p><p>3</p><p>3</p><p>1</p><p>k</p><p>R</p><p>2</p><p>9</p><p>7</p><p>5</p><p>0</p><p>R</p><p>3</p><p>2</p><p>7</p><p>5</p><p>0</p><p>R</p><p>3</p><p>0</p><p>3</p><p>0</p><p>0</p><p>C</p><p>2</p><p>6</p><p>C</p><p>1</p><p>9</p><p>C</p><p>1</p><p>3</p><p>R</p><p>3</p><p>1</p><p>3</p><p>0</p><p>0</p><p>R</p><p>3</p><p>6</p><p>4</p><p>7 R</p><p>3</p><p>7</p><p>4</p><p>7</p><p>R</p><p>2</p><p>0</p><p>2</p><p>0</p><p>R</p><p>2</p><p>3</p><p>2</p><p>k</p><p>4D</p><p>9</p><p>D</p><p>6</p><p>R</p><p>1</p><p>3</p><p>1</p><p>3</p><p>0</p><p>C</p><p>6</p><p>R</p><p>5</p><p>4</p><p>k7</p><p>D</p><p>Z</p><p>5</p><p>1</p><p>3</p><p>,8</p><p>V</p><p>R</p><p>1</p><p>4</p><p>1</p><p>5</p><p>0</p><p>R</p><p>2</p><p>4</p><p>1</p><p>0</p><p>R</p><p>1</p><p>9</p><p>1</p><p>k</p><p>R</p><p>1</p><p>6</p><p>2</p><p>2</p><p>R</p><p>2</p><p>1</p><p>2</p><p>0</p><p>R</p><p>2</p><p>2</p><p>2</p><p>k</p><p>4</p><p>R</p><p>1</p><p>7</p><p>1</p><p>k</p><p>R</p><p>1</p><p>8</p><p>2</p><p>k2</p><p>R</p><p>11</p><p>6</p><p>k2</p><p>C</p><p>9</p><p>P</p><p>2</p><p>R</p><p>2</p><p>6</p><p>1</p><p>0</p><p>0</p><p>R</p><p>1</p><p>5</p><p>1</p><p>0</p><p>0</p><p>R</p><p>7</p><p>2</p><p>k2</p><p>R</p><p>6</p><p>2</p><p>k2</p><p>P</p><p>1</p><p>8</p><p>7</p><p>0</p><p>R</p><p>4</p><p>0</p><p>1</p><p>k R</p><p>3</p><p>3</p><p>3</p><p>k</p><p>R</p><p>4</p><p>7</p><p>R</p><p>3</p><p>9</p><p>1</p><p>k</p><p>R</p><p>4</p><p>3</p><p>3</p><p>k</p><p>D</p><p>2 D</p><p>1</p><p>C</p><p>1</p><p>8</p><p>C</p><p>1</p><p>D</p><p>3</p><p>D</p><p>4</p><p>C</p><p>1</p><p>0</p><p>Q</p><p>6</p><p>Q</p><p>4</p><p>Q</p><p>5</p><p>C</p><p>11</p><p>C</p><p>4</p><p>Q</p><p>1</p><p>Q</p><p>2</p><p>R</p><p>2</p><p>2</p><p>2</p><p>k</p><p>R</p><p>1</p><p>0</p><p>1</p><p>2</p><p>0</p><p>k</p><p>C</p><p>2</p><p>1</p><p>C</p><p>8</p><p>R</p><p>1</p><p>R</p><p>8</p><p>1</p><p>0</p><p>0</p><p>k</p><p>R</p><p>9</p><p>1</p><p>0</p><p>0</p><p>R</p><p>1</p><p>2</p><p>2</p><p>3</p><p>0 C</p><p>7</p><p>1</p><p>0</p><p>0</p><p>0</p><p>C</p><p>2</p><p>0</p><p>Q</p><p>11</p><p>Q</p><p>8</p><p>Q</p><p>7</p><p>D</p><p>7</p><p>D</p><p>8</p><p>C</p><p>1</p><p>5</p><p>C</p><p>2</p><p>3</p><p>C</p><p>1</p><p>4</p><p>Q</p><p>9</p><p>R</p><p>2</p><p>7</p><p>1</p><p>0</p><p>O</p><p>U</p><p>T</p><p>figura 28</p><p>Atenção: após a leitura e/ou estudo detalhado desta aula, parta para a feitura dos</p><p>blocos de exercícios M4-29 à M4-32. Não prossiga para a aula seguinte sem ter</p><p>certeza que seu resultado nos blocos é acima de 85%. Lembre-se que o verdadeiro</p><p>aprendizado, com retenção das informações desta aula, somente será alcançado com</p><p>todos os exercícios muito bem feitos. Portanto, tenha paciência pois será no dia-a-dia</p><p>da feitura dos blocos alcançará um excelente nível em eletrônica.</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>110 ELETRÔNICAFONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>AULA</p><p>9</p><p>POTÊNCIAS HI-FI SOM AMBIENTE 3</p><p>Amplificador Classe D - características</p><p>Amplificador Classe D em ponte (bridge)</p><p>Filtros finais - crossover - equalização</p><p>Sonorização profissional PA (Public Address)</p><p>Som ambiente e as linhas de 70V e 210V</p><p>Processamento de áudio digital e saída DDX</p><p>111ELETRÔNICA FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>Vamos estudar agora uma outra classe de</p><p>amplificação chamada de classe D, que</p><p>apesar de existir há décadas, somente</p><p>nos últimos anos é que passaram a ser</p><p>utilizados em grande escala.</p><p>O amplificador classe D, caracteriza-se</p><p>pelo funcionamento em corte e saturação</p><p>dos t ransistores de saída, não</p><p>permanecendo em meia polarização para</p><p>amplificação da senoide de áudio, normal</p><p>para os amplificadores convencionais.</p><p>Isto traz um grande benefício, já que a</p><p>dissipação de potência, em forma de</p><p>calor, é muito pequena. Se fossem ideais,</p><p>a eficiência energética seria aproxima-</p><p>damente 100%; mas na prática chegam perto de 80%.</p><p>A letra D refere-se à continuação da série dos</p><p>amplificadores (A, B, C, ...), mas muitas vezes é</p><p>confundida como digital, não sendo correto, pois todo o</p><p>princípio de funcionamento deste amplificador é</p><p>analógico, apesar de alguns deles possuírem alguns</p><p>controles digitais. O dispositivo elétrico assemelha-se</p><p>mais com fontes chaveadas que com dispositivos</p><p>digitais.</p><p>O circuito básico de funcionamento deste amplificador</p><p>pode ser resumido na figura 1. Neste são usados</p><p>transistores FET's complementares que operam como</p><p>chaves, sendo que também poderiam ser usados</p><p>transistores bipolares. Seus "gates" recebem a saída de</p><p>um operacional, trabalhando como formador PWM, que</p><p>compara o sinal de áudio com uma onda dente-de-serra,</p><p>gerando uma onda retangular PWM (Pulse Width</p><p>Modulator - Modulação por largura de pulso).</p><p>Quando o nível de saída do operacional é alto, Q1 satura</p><p>levando a tensão de saída para +B, e quando o</p><p>operacional fica em nível baixo, é Q2 que satura,</p><p>cortando Q1, fazendo a tensão de saída ficar com -B.</p><p>Com este corte e saturação dos transistores,</p><p>teoricamente não haveria dissipação de potência, pois</p><p>em saturação haveria corrente circulante por eles, mas</p><p>não tensão entre dreno-source, e quando estivessem</p><p>cortados, haveria tensão sobre dreno-source, mas não</p><p>haveria corrente circulante, resultando em dissipação de</p><p>potência zero (teoricamente).</p><p>O resultado é mostrado na figura 2, onde a tensão de</p><p>saída é uma onda retangular (figura 2, forma de onda C),</p><p>onde a largura dos pulsos, têm relação com a intensidade</p><p>do sinal de entrada, uma espécie de modulação por</p><p>largura de pulsos (PWM); a figura 2 mostra a</p><p>comparação dos sinais de áudio (senoide) com a "dente-</p><p>de-serra", gerando na saída do operacional a onda</p><p>retangular mostrada em "C".</p><p>O filtro passa-baixas formado por L1 e C1 (figura 1) deixa</p><p>passar para o alto-falante o valor médio da onda</p><p>quadrada, recompondo o sinal senoidal (figura 2, forma</p><p>de onda A). R1 e C2 atuam para eliminação de altas</p><p>frequências (não audíveis), que poderiam gerar</p><p>realimentações no amplificador, atrapalhando o trabalho</p><p>AMPLIFICADOR CLASSE D</p><p>+B</p><p>-B</p><p>Q1</p><p>Q2</p><p>L1</p><p>C1</p><p>C2</p><p>R1+</p><p>-</p><p>A</p><p>B</p><p>B</p><p>C</p><p>A</p><p>figura 1</p><p>figura 2</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>112 ELETRÔNICAFONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>figura 7</p><p>normal de corte e saturação dos transistores de saída,</p><p>podendo inclusive levá-los à queima.</p><p>Para uma boa interação do sinal de saída de áudio, a</p><p>frequência da onda "dente-de-serra" deverá ter uma</p><p>frequência muito maior que a frequência máxima do</p><p>áudio em 20kHz. Os valores típicos estão na faixa de</p><p>100kHz a 500kHz, dependendo da fidelidade desejada.</p><p>Comparador PWM</p><p>A maioria dos amplificadores classe D é baseado num</p><p>comparador PWM; a palavra PWM é a abreviação de</p><p>Pulse Width Modulation (Modulação por Largura de</p><p>Pulso) ou seja, transforma as variações em amplitude de</p><p>um sinal, em variações na largura do pulso, mantendo a</p><p>mesma frequência. Esta modulação é muito usada</p><p>quando temos circuitos analógicos recebendo sinais ou</p><p>comandos digitais (saídas do microprocessador por</p><p>exemplo).</p><p>Para gerar a modulação na largura de pulso é preciso</p><p>gerar uma onda quadrada ou retangular e</p><p>posteriormente transformá-la em DENTE-DE-SERRA.</p><p>Para gerar a onda pulsante pode-se utilizar um</p><p>multivibrador astável e após aplicá-lo à um circuito</p><p>integrador (figura 3).</p><p>O grande problema é que a onda DENTE-DE-SERRA</p><p>permanece em um nível baixo (coletor do transistor)</p><p>sempre que a onda quadrada estiver em nível alto (saída</p><p>do multivibrador). Para tornar a onda</p><p>DENTE-DE-SERRA correta, sem</p><p>períodos de tensão contínua (nível</p><p>b a i x o ) , p o d e m o s a l t e r a r o</p><p>funcionamento do multivibrador astável</p><p>de modo que no nível alto o tempo seja</p><p>o mais curto possível e durante o nível</p><p>baixo o tempo seja o mais longo</p><p>possível. Assim na figura 4 temos</p><p>detalhes do que foi exposto.</p><p>Notamos agora, que o tempo que Q1</p><p>fica saturado é muito menor que o</p><p>tempo que Q2 fica saturado, devido à</p><p>constante de tempo R3/C2 ser maior</p><p>que a constante de tempo R2/C1.</p><p>Assim, a forma de onda no coletor de</p><p>Q2 é mostrada também na figura 4 na</p><p>onda "A".</p><p>Quando o transistor Q3 estiver cortado, o capacitor C3 se</p><p>carregará lentamente através de R6. Quando o pulso</p><p>positivo atingir novamente a base de Q3, ele satura</p><p>descarregando C3, reiniciando o ciclo.</p><p>O que foi visto até aqui, é o básico de um amplificador</p><p>classe D. Outras implementações podem existir, como</p><p>realimentação negativa para melhor qualidade e</p><p>operação em ponte com 4 FET´s. Como exemplo real,</p><p>podemos pegar o integrado TDA7490, que é um</p><p>amplificador estéreo de 25W + 25W (50W RMS); ele</p><p>poderá ser usado como em amplificador classe D</p><p>estéreo com 2 canais (L e R), como mostra a figura 5.</p><p>Neste diagrama podemos ver a configuração interna</p><p>(resumida) do integrado com suas entradas L e R pelos</p><p>pinos 10 e 18, já suas saídas para os alto-falantes serão</p><p>pelos pinos 3 e 23. Temos ainda as realimentações</p><p>negativas que serão feitas através do 1/2Vcc retornando</p><p>para os pinos 7 e 19,</p><p>controlando assim o</p><p>g a n h o d o s p r é -</p><p>a m p l i f i c a d o r e s e</p><p>d i m i n u i n d o a s</p><p>distorções do sinal de</p><p>saída.</p><p>Na figura 6, podemos</p><p>ver o aspecto real do</p><p>c i rcui to integrado</p><p>A</p><p>B</p><p>A</p><p>+B</p><p>B</p><p>M.A.</p><p>A</p><p>B</p><p>A</p><p>+B</p><p>R6</p><p>R5</p><p>R4</p><p>1k</p><p>R1</p><p>1k</p><p>C1</p><p>220pF</p><p>C2</p><p>1nF</p><p>B</p><p>+B+B +B +B</p><p>M.A.</p><p>sawtooth</p><p>dente-de-serra</p><p>R3</p><p>10k</p><p>R2</p><p>10k</p><p>Figura 37</p><p>Q1 Q2</p><p>Q3</p><p>C3</p><p>PWM</p><p>PWM</p><p>OSC</p><p>+B</p><p>-B</p><p>Pré</p><p>Pré</p><p>L</p><p>R</p><p>TDA7490</p><p>10</p><p>18</p><p>3</p><p>23</p><p>7</p><p>19</p><p>Flexiwatt 25</p><p>ORDERING NUMBER: TDA7490</p><p>figura 3</p><p>figura 4</p><p>figura 6</p><p>figura 5</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>113ELETRÔNICA FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>TDA7490 e na figura 7 o diagrama elétrico completo</p><p>deste amplificador classe D.</p><p>O que temos a destacar neste circuito, além do que já foi</p><p>dito, é que existe uma realimentação negativa do pino 3</p><p>para o pino 7 (um canal) e do pino 23 para o pino 19 (outro</p><p>canal).</p><p>A amostra que é pega no pino 3, deverá ser uma onda</p><p>variando de +30V à -30V, ou seja, 60Vpp. Quando não há</p><p>sinal de áudio, ainda assim haverá esta variação de</p><p>60Vpp, que deverá ter o semiciclo em exatos 50%, para</p><p>que na média seja gerada uma tensão de exatamente</p><p>zero Volt. Qualquer desvio nesta proporção exata entre</p><p>os semiciclos positivo e negativo, gerará uma tensão DC</p><p>acima ou abaixo da massa, causando corrente contínua</p><p>circulante pelo alto-falante, aumentando o consumo e</p><p>em casos mais graves podendo levar a queima o alto-</p><p>falante ou a etapa amplificadora.</p><p>Assim, a variação da saída em 60Vpp será reduzida para</p><p>cerca de 5Vpp nos pinos 7 e 19 (realimentação negativa)</p><p>e considerando que haverá uma</p><p>realimentação por frequência do</p><p>p i n o 9 p a r a o p i n o 7 ,</p><p>prat icamente não haverá</p><p>variação em alta frequência. O</p><p>objetivo final será gerar uma</p><p>tensão DC que na verdade</p><p>representa o áudio, que irá atuar</p><p>no comparador-PWM, que na</p><p>ausência de áudio, mantenha o</p><p>circuito de comutação de saída</p><p>trabalhando exatamente com o</p><p>mesmo período de tempo para</p><p>cada um dos semiciclos</p><p>É bom que se note que a malha</p><p>de realimentação negativa</p><p>(pinos 7 e 19 do integrado),</p><p>possui resistores de precisão e</p><p>qualquer alteração deles, seja</p><p>por defeito ou manipulação indevida do técnico,</p><p>produzirá a imediata queima dos transistores de saída,</p><p>caso não haja um circuito eficaz, que desligue os alto-</p><p>falantes da saída de som.</p><p>Ainda destacamos que o integrado possui dois</p><p>amplificadores internos, utilizando um circuito oscilador</p><p>comum, para gerar a rampa ou dente-de-serra para atuar</p><p>no circuito formador PWM. O capacitor formador de</p><p>rampa, encontra-se no pino 8 do integrado.</p><p>Outra configuração que pode ser utilizada para o</p><p>integrado TDA7490 é a configuração em ponte (bridge),</p><p>que foi estudada nos capítulos anteriores, e este</p><p>integrado permite muito bem esta utilização, como</p><p>mostra o diagrama da figura 8.</p><p>Nesta configuração, temos apenas um canal mono cuja</p><p>entrada é feita pelo pino 10 e a saída em ponte é feita</p><p>pelos mesmos pinos 3 e 23, mantendo também a</p><p>realimentação negativa pelos pinos 7 e 19; teremos</p><p>então um amplificador de 50W.</p><p>PWM-stage1G=2.5</p><p>PREAMPLIFIER1</p><p>INTEGRATOR1</p><p>R21 4.7K</p><p>C26 470pF C25 470pF</p><p>R20</p><p>68K</p><p>R17 52.3K</p><p>C23</p><p>2200mF</p><p>C22</p><p>100nF</p><p>C21</p><p>2200mF</p><p>R4</p><p>130K</p><p>L1 30m</p><p>INPUT1</p><p>OSC</p><p>C19</p><p>560pF</p><p>C20</p><p>33nF</p><p>C18 330pF</p><p>C17</p><p>24pF</p><p>C16 330pF</p><p>R15</p><p>100</p><p>-VCC</p><p>R14 22K</p><p>R12 22K</p><p>C10</p><p>220nF</p><p>OUT1</p><p>PWM-stage2</p><p>L2 30m OUT2</p><p>C29</p><p>220nF</p><p>R13</p><p>10K</p><p>C15</p><p>560pF</p><p>R11</p><p>100</p><p>-VCC</p><p>EXT_CK</p><p>G=2.5</p><p>PREAMPLIFIER2</p><p>C8 470pF</p><p>C9 470pFR6</p><p>68K</p><p>R5 4.7K</p><p>C14</p><p>33nF</p><p>R9 52.3K</p><p>+VCC-VCC+VCC</p><p>+VCC-VCC</p><p>C28</p><p>2200mF</p><p>C12</p><p>2200mF</p><p>C11</p><p>100nF</p><p>C1 330nF</p><p>C2</p><p>1nF</p><p>STBYMUTE R2</p><p>30K</p><p>C27</p><p>2.2mF</p><p>R1 10K</p><p>C3</p><p>100nF</p><p>C4</p><p>100nF</p><p>INPUT2</p><p>C5 330nF</p><p>C6</p><p>1nF</p><p>-VCC</p><p>-VCC</p><p>7 9 14 2 46</p><p>10</p><p>12</p><p>13</p><p>16</p><p>1</p><p>25</p><p>18</p><p>19 17 20 24 22</p><p>21</p><p>23</p><p>15</p><p>8</p><p>11</p><p>3</p><p>5</p><p>INTEGRATOR2</p><p>R3</p><p>10K</p><p>C7 100nF</p><p>R1 10K</p><p>R 6.8</p><p>PWM</p><p>PWM</p><p>OSC</p><p>+B</p><p>-B</p><p>Pré</p><p>Pré</p><p>TDA7490</p><p>10</p><p>18</p><p>3</p><p>23</p><p>MONO</p><p>7</p><p>19</p><p>figura 8</p><p>figura 7</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>114 ELETRÔNICAFONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>figura 7</p><p>Na figura 9, podemos ver o diagrama esquemático</p><p>(diferenças do circuito anterior) do integrado TDA7490,</p><p>sendo utilizado em ponte no formato mono.</p><p>Novamente destaca-se aqui a preocupação com a malha</p><p>de realimentação negativa, pois</p><p>agora o alto-falante não estará</p><p>posicionado na massa, mas nos</p><p>p i n o s d e s a í d a d e c a d a</p><p>amplificador.</p><p>Quando não há sinal de áudio</p><p>excitando o amplificador, as saídas</p><p>continuarão funcionando e apesar</p><p>da inversão de fase entre as saídas,</p><p>os semic ic los deverão ser</p><p>exatamente iguais, garantindo que</p><p>na média o que sai de um pino seja</p><p>exatamente igual ao outro.</p><p>Caso o aluno queira montar este</p><p>amplificador classe D, na figura 10 é</p><p>sugerido o desenho da placa de</p><p>circuito impresso ( lado dos</p><p>componentes). Antes de iniciar</p><p>qualquer montagem, sempre é bom</p><p>fazer um levantamento se em sua</p><p>região existe facilidade para</p><p>obtenção dos componentes gerais</p><p>(pr incipalmente o integrado</p><p>TDA7490). Para outras montagens</p><p>de amplificadores classe D,</p><p>sugerimos entrar no site da st</p><p>microelectronics,</p><p>onde lá haverá</p><p>uma variedade muito grande desta</p><p>classe de amplificação.</p><p>Existem muitas outras configurações para os</p><p>amplificadores classe D, com ou sem integrado, todos</p><p>eles baseando-se no mesmo princípio de chaveamento</p><p>da saída de som.</p><p>PWM-stage</p><p>PRE +</p><p>-</p><p>-</p><p>470pF 470pF</p><p>+</p><p>R4</p><p>68K</p><p>R5 52.3K</p><p>L9 30m</p><p>INPUT</p><p>C23</p><p>235nF</p><p>PWM-stage</p><p>L10 30m</p><p>C26</p><p>470nF</p><p>dumping</p><p>(common</p><p>mode)</p><p>The LC filter is optimized for 8W</p><p>(<->LC filter for 4W in single-ended)</p><p>It hos to be changed for other loads</p><p>C24</p><p>235nF</p><p>C29</p><p>470nF</p><p>R28</p><p>10</p><p>R27</p><p>10</p><p>R25</p><p>Rload</p><p>PRE</p><p>470pF 470pF</p><p>R61</p><p>68K</p><p>R62 52.3K</p><p>7 9</p><p>10</p><p>18</p><p>19 17</p><p>23</p><p>3</p><p>R63</p><p>4.7K</p><p>Int.</p><p>Int.</p><p>C40</p><p>C60 C59</p><p>C41</p><p>lado dos componentes</p><p>figura 9</p><p>figura 10</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>115ELETRÔNICA FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>Características dos amplificadores classe D</p><p>(TDA7490)</p><p>A seguir mostraremos uma série de gráficos que</p><p>indicam a performance dos amplificadores classe</p><p>D:</p><p>A figura 11, mostra-nos a distorção harmônica total</p><p>(THD) pela potência de saída para uma carga de 8</p><p>ohms, com tensão de alimentação em 21V. Quando</p><p>temos uma potência com cerca de 1W de saída,</p><p>vemos que a distorção harmônica total, é menor</p><p>q u e 0 , 0 3 % ; e s t a d i s t o r ç ã o a u m e n t a</p><p>consideravelmente quando chegamos próximos à</p><p>6W, atingindo cerca de 0,1% de distorção. Vemos</p><p>então que a partir de 16W de potência de saída a</p><p>distorção em níveis maiores, chegando a 1% (em</p><p>18 W). Acima de 20 W teremos uma distorção</p><p>superior à 5%.</p><p>A figura 12, mostra-nos um gráfico muito</p><p>semelhante ao anterior, diferindo apenas na tensão</p><p>de alimentação aplicada na carga, que no caso é de</p><p>4 ohms. A única diferença substancial que podemos</p><p>ver é um pequeno aumento na distorção em</p><p>potência baixa até cerca de 6 W.</p><p>A figura 13, apresenta o nível de decibéis do</p><p>crosstalk (distorção na passagem de condução de</p><p>um transistor para outro) em relação à frequência</p><p>de trabalho. Vimos que se manterá de -55dB a -</p><p>50dB, de 10Hz até 10kHz, o que também é uma</p><p>característica muito boa.</p><p>A figura 14, mostra-nos a resposta de frequência</p><p>deste amplificador, que se mantém em zero dB de</p><p>60Hz até 11kHz, apresentando uma queda de -3dB</p><p>em 15kHz.</p><p>A grande característica do amplificador em classe D</p><p>é apresentada na figura 15, que é a potência</p><p>dissipada em calor, pela potência sonora entregue.</p><p>Podemos ver que em uma potência de 2W, a</p><p>dissipação de calor é de 2,5W (considerada</p><p>pequena). A medida que o amplificador vai</p><p>aumentando sua potência sonora, dissipação de</p><p>calor aumenta pouco. Em 6W de saída de som,</p><p>temos 3W de dissipação de calor. Em 10W de</p><p>saída, pouco mais de 3,5W de dissipação de calor e</p><p>em 20W sonoros, pouco mais de 5,5W de</p><p>dissipação de calor.</p><p>A figura 16, nos dá a distorção no som pela</p><p>potência, quando o integrado é colocado na</p><p>configuração bridge (ponte). Podemos dizer que</p><p>não houve variações consideráveis e que a</p><p>distorção se mantém em níveis muito bons até</p><p>cerca de 36W.</p><p>0.001 0.01 0.1 1 f(KHz)111</p><p>CT</p><p>(dB)</p><p>-20</p><p>-30</p><p>-40</p><p>-50</p><p>-60</p><p>-70</p><p>-80</p><p>-90</p><p>-100</p><p>VS – 21V;</p><p>Rl=8W;</p><p>0dB=1W</p><p>D99AU1090</p><p>Crosstalk vs. Frequency</p><p>0.01 0.1 1 10 f(KHz)</p><p>-14</p><p>-12</p><p>-10</p><p>-8</p><p>-6</p><p>-4</p><p>-2</p><p>0</p><p>2</p><p>AMP</p><p>(dB)</p><p>VS – 21V;</p><p>Rl=8W;</p><p>0dB=1W</p><p>D99AU1091</p><p>Frequency Response</p><p>0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26</p><p>Output Power (W)</p><p>0</p><p>0.5</p><p>1</p><p>1.5</p><p>2</p><p>2.5</p><p>3</p><p>3.5</p><p>4</p><p>4.5</p><p>5</p><p>5.5</p><p>6</p><p>6.5</p><p>7</p><p>7.5</p><p>8</p><p>Power Dissipation (W)</p><p>Vs= +/- 21 V; Rl = 8 Ohm; f= 1 KHz</p><p>Power Dissipation vs. Output Power</p><p>0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 PO(W)</p><p>0.01</p><p>0.02</p><p>0.05</p><p>0.1</p><p>0.2</p><p>0.5</p><p>1</p><p>2</p><p>5</p><p>THD</p><p>(%)</p><p>D99AU1082</p><p>Bridge</p><p>VS – 17V;</p><p>Rl=8W;</p><p>f=1KHz</p><p>Distortion vs Output Power in BTL</p><p>O(W)</p><p>0.01</p><p>0.02</p><p>0.05</p><p>0.1</p><p>0.2</p><p>0.5</p><p>1</p><p>2</p><p>5</p><p>THD</p><p>(%)</p><p>D99AU1088</p><p>Stereo</p><p>VS – 21V; Rl=8W;</p><p>f=1KHz</p><p>Distortion vs. Output Power</p><p>0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 O(W)</p><p>0.01</p><p>0.02</p><p>0.05</p><p>0.1</p><p>0.2</p><p>0.5</p><p>1</p><p>2</p><p>5</p><p>THD</p><p>(%)</p><p>D99AU1089</p><p>Stereo</p><p>VS – 16V; Rl=4W;</p><p>f=1KHz</p><p>Distortion vs. Output Power</p><p>0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24</p><p>figura 11 figura 12</p><p>figura 15figura 14 figura 16</p><p>figura 13</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>116 ELETRÔNICAFONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>figura 7</p><p>O sinal de áudio é formado por uma série de frequências</p><p>que somadas apresentam-se como mostrado na figura</p><p>17. Nesta forma de onda podemos visualizar uma</p><p>frequência média que está ondulando (seu nível geral</p><p>sobe e depois cai), e mais uma alta frequência, que</p><p>aparece nos picos dessa frequência média. Na verdade,</p><p>a figura é uma junção de três frequências bem distintas,</p><p>como mostramos na figura 18.</p><p>Podemos ver que na figura 18a, temos</p><p>uma frequência de 50Hz com 5Vpp,</p><p>enquanto que na figura 18b, temos uma</p><p>frequência de 1kHz com 4Vpp;</p><p>finalmente, na figura 18c, temos uma</p><p>frequência de 10kHz com uma</p><p>amplitude de 2Vpp.</p><p>A ondulação no sinal que aparece na</p><p>figura de 17, diz respeito ao sinal de</p><p>áudio de baixa frequência (50Hz); já as</p><p>variações de alta frequência nos picos</p><p>do sinal são as variações do sinal de 10</p><p>kHz.</p><p>Podemos dizer assim, que as</p><p>frequências mais baixas transportam as</p><p>frequências mais altas. Na figura 19,</p><p>mostramos em detalhes a mistura</p><p>dessas três frequências. A figura</p><p>tracejada no centro da forma de onda,</p><p>na verdade não existe, mas indica que</p><p>está havendo uma variação de baixa</p><p>frequência. As frequências de 1kHz e</p><p>10kHz podem ser melhor visualizadas.</p><p>Dependendo do ajuste ou do tempo de</p><p>varredura que posicionamos o</p><p>osciloscópio, poderemos visualizar a</p><p>baixa frequência presente no sinal. Lembramos que o</p><p>osciloscópio poderá sincronizar uma das frequências</p><p>mostradas, variando em muito o que se observa na tela.</p><p>Considerando que o sinal de áudio é composto de muitas</p><p>frequências e muitas delas ocorrem ao mesmo tempo,</p><p>caberá ao amplificador de potência, amplificar os sinais</p><p>para a saída, mantendo-os com a mesma amplitude da</p><p>entrada para toda e qualquer frequência (audível).</p><p>Considerando agora que todas essas frequências juntas</p><p>são aplicadas a um alto-falante, já poderemos visualizar</p><p>a dificuldade de reprodução de todas elas. Apesar de</p><p>existirem alto-falantes chamados de "full-range" que</p><p>trabalham com toda a faixa de frequências, eles na</p><p>verdade, não conseguem reproduzir de forma eficaz</p><p>todas as frequências que um amplificador entrega à</p><p>carga.</p><p>Temos na figura 20, uma amostra dos diversos tipos de</p><p>alto-falantes existentes no mercado. Na figura 20a,</p><p>temos chamado tweeter, que além de possuir um cone</p><p>menor, possui grande rigidez neste. O motivo disso, está</p><p>no fato de que as frequência as altas, como a palavra já</p><p>diz, movimentarão o cone milhares de vezes no segundo,</p><p>sendo que o movimento inercial (do cone) ocorre de uma</p><p>forma muito rápida. O tweeter trabalhará com</p><p>frequências superiores a 5 kHz.</p><p>Na figura 20b, temos o chamado "mid-range" ou "full-</p><p>range" que têm como função trabalhar com frequências</p><p>entre 1kHz até cerca de 8kHz. Apesar de possuir um</p><p>cone relativamente rígido, já possui certa mobilidade,</p><p>permitindo que o movimento inercial ocorra com</p><p>frequência mais baixa.</p><p>Na figura 20c, podemos ver outro "mid-range" ou "full-</p><p>range", mas de dimensões maiores, que poderá</p><p>trabalhar com e frequências acima de 200 Hz chegando</p><p>até cerca de 5 kHz (reproduz até frequências maiores,</p><p>mas com menor nível). Este alto-falante é ideal para</p><p>amplificação da voz humana, que está dentro da faixa de</p><p>frequência mencionada acima.</p><p>Finalmente temos o alto-falante chamado de “woofer”,</p><p>que se incumbirá de reproduzir frequências em torno de</p><p>100 Hz até cerca de 1 kHz (figura 20d). Ainda existem</p><p>alto-falantes "woofer" capazes de reproduzir frequências</p><p>abaixo de 20 hertz, mas para isto deverão ter um cone de</p><p>grande dimensões (15 polegadas ou mais).</p><p>Voltando agora à etapa amplificadora de potência,</p><p>havíamos dito que o amplificador entregará ao alto-</p><p>falante uma grande faixa de frequências, como mostra a</p><p>figura 21a. O alto-falante “woofer” ou “full-range”, está</p><p>recebendo toda a faixa de frequência</p><p>da saída do</p><p>amplificador, sendo que ignorará as altas frequências</p><p>devido à sua indutância e também ao seu cone que</p><p>FILTROS FINAIS – CROSSOVER - EQUALIZAÇÃO</p><p>f = 50Hz</p><p>5Vpp</p><p>f = 1kHz</p><p>4Vpp</p><p>f = 10kHz</p><p>2Vpp</p><p>a</p><p>b</p><p>c</p><p>f = 50Hz</p><p>f = 1kHz</p><p>f = 10kHz</p><p>figura 17</p><p>figura 18</p><p>figura 19</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>117ELETRÔNICA FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>a</p><p>b</p><p>c</p><p>d</p><p>TWEETER</p><p>MID-RANGE</p><p>OU</p><p>FULL-RANGE</p><p>MID-RANGE</p><p>OU</p><p>FULL-RANGE WOOFER</p><p>CORNETA</p><p>Melhor</p><p>reprodução</p><p>nas</p><p>frequências</p><p>altas</p><p>CONE</p><p>MENOR</p><p>Melhor</p><p>reprodução</p><p>nas</p><p>frequências</p><p>altas e</p><p>médias.</p><p>CONE MÉDIO</p><p>Melhor</p><p>reprodução</p><p>nas</p><p>frequências</p><p>médias.</p><p>CONE</p><p>GRANDE</p><p>Melhor</p><p>reprodução</p><p>nas</p><p>freqüências</p><p>baixas.</p><p>10 50 500 3k 8k 20k f(Hz)</p><p>V(v)</p><p>10 50 500 3k 8k 20k f(Hz)</p><p>V(v)</p><p>+B</p><p>Woofer</p><p>ou Full-range</p><p>-B</p><p>Tweeter</p><p>Cx</p><p>a</p><p>b c</p><p>+B</p><p>Woofer</p><p>-B</p><p>Mid-Range</p><p>10 50 500 3k 8k 20k f(Hz)</p><p>I(A)</p><p>10 50 500 3k 8k 20k f(Hz)</p><p>I(A)</p><p>Tweeter</p><p>B.P.F.</p><p>Filtro</p><p>Passa</p><p>Faixa</p><p>H.P.F.</p><p>Filtro</p><p>Passa Alta</p><p>10 50 500 3k 8k 20k f(Hz)</p><p>I(A)</p><p>figura 20</p><p>figura 21</p><p>figura 22</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>118 ELETRÔNICAFONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>figura 7</p><p>possui boa mobilidade.</p><p>Uma parte do sinal de áudio, será acoplado via capacitor</p><p>Cx para o “tweeter”. Neste acoplamento passam</p><p>somente as frequências altas, evitando assim que o</p><p>“tweeter” receba baixas frequências. Este acoplamento</p><p>via capacitor é muito importante, pois caso o tweeter seja</p><p>ligado diretamente à saída do amplificador, poderá sofrer</p><p>sobrecarga, ou seja, uma alta corrente circulante, que</p><p>poderá levar danos à bobina deste (aquecimento),</p><p>causando curtos de espiras ou ruptura.</p><p>Esta técnica de utilizar um capacitor de acoplamento</p><p>para separar alta frequência e direcioná-la ao tweeter é</p><p>muito usada, apesar da baixa qualidade. O ideal seria um</p><p>filtro passa-alta mais eficaz. Na figura 21b, podemos ver</p><p>as frequências que acabam passando pelo capacitor Cx</p><p>e chegando até o tweeter.</p><p>Na figura 22, temos novamente o amplificador, levando</p><p>uma faixa de frequência de 50 Hz até cerca de 18 kHz</p><p>aos alto-falantes. Toda esta faixa vai diretamente para o</p><p>alto-falante de baixas frequências (woofer), como</p><p>mostrado no filtro 22a; para o falante mid-range, acaba</p><p>passando uma faixa de frequências de 500Hz até 8 kHz</p><p>(22b) e finalmente para o tweeter, acaba passando a</p><p>faixa de frequência de 6kHz até 20kHz (22c).</p><p>Como dissemos anteriormente, toda faixa de</p><p>frequências é levada ao alto-falante</p><p>woofer, sendo que na verdade este</p><p>deveria reproduzir as faixas de 50Hz</p><p>até o máximo 1kHz. Para que ele não</p><p>receba frequências que não lhe</p><p>competem reproduzir, poderemos</p><p>fazer um filtro passa baixa, utilizando</p><p>um indutor em série com ele e um</p><p>capaci tor em paralelo, como</p><p>mostramos na figura 23.</p><p>A p e s a r d o s f i l t r o s s e r e m</p><p>relativamente eficazes quanto à</p><p>frequência, introduzem distorções no</p><p>sinal amplificado, além apresentarem</p><p>perdas em dissipação de calor.</p><p>Para termos ideia de como é</p><p>importante ter um filtro de qualidade,</p><p>basta lembrar que o próprio alto-</p><p>falante pode ter uma diferença de</p><p>q u a l i d a d e m u i t o g r a n d e n a</p><p>reprodução de sons, dependendo da</p><p>qualidade do fio, imã e cone, além da</p><p>estrutura geral de sustentação.</p><p>OS FILTROS ATIVOS - O CROSSOVER</p><p>Como havíamos dito anteriormente, na saída de som</p><p>temos uma baixa impedância, ou seja, uma grande</p><p>circulação de corrente tanto no alto-falante como nos</p><p>filtros que separam as frequências que irão à eles.</p><p>Também como dissemos, tanto os alto-falantes com os</p><p>filtros deverão ter alta qualidade nos materiais e</p><p>montagem, para que a qualidade sonora não seja</p><p>prejudicada.</p><p>Uma das formas de se excitar diretamente aos falantes</p><p>(woofer, mid-range e tweeter), seria aplicar filtros ativos</p><p>ainda no pré-amplificador, de forma a deixar passar cada</p><p>uma das faixas específicas de amplificação dos</p><p>respectivos alto-falantes.</p><p>A figura 24, ilustra bem o que estamos dizendo, pois o</p><p>sinal de áudio, que possui uma resposta de frequência</p><p>variando de 50Hz a 20 kHz, entrará em três vias de um</p><p>pré-amplificador que possui filtros específicos,</p><p>sintonizados nas frequências de 500Hz, 4kHz e 10kHz.</p><p>Assim, na saída do primeiro BPF, teremos um sinal de</p><p>áudio com resposta de frequência variando de 50Hz a</p><p>3kHz, que excitará um canal de amplificação de potência</p><p>independente, e sua saída, diretamente ao alto-falante</p><p>(woofer).</p><p>O mesmo sinal de áudio da entrada, passará também por</p><p>um BPF de 4 kHz, ou seja, deixará passar frequências</p><p>que variam de 1kHz a cerca de 8kHz. Este sinal de áudio,</p><p>com faixa de frequência bem definida iria para um outro</p><p>canal de amplificação de potência independente, que por</p><p>sua vez excitaria diretamente o falante mid-range.</p><p>Finalmente, o mesmo sinal de áudio da entrada, entrará</p><p>em um BPF de 10kHz, permitindo a passagem de sinais</p><p>que variam de 6kHz até cerca de 20kHz. Este sinal de</p><p>áudio, já filtrado em alta frequência, entrará em um outro</p><p>canal de amplificação de potência independente,</p><p>excitando assim diretamente o alto-falante tweeter.</p><p>Considerando que na cadeia Hi-Fi, a qualidade dos alto-</p><p>falantes tem importância fundamental, a não utilização</p><p>de filtros passivos nas saídas de som, não inseriria</p><p>distorções desnecessárias, visto que já estamos</p><p>filtrando as frequências específicas em um pré-</p><p>10 50 500 3k 8k 20k f(Hz)</p><p>I(A)</p><p>+B</p><p>Woofer</p><p>-B</p><p>L.P.F.</p><p>Filtro</p><p>Passa</p><p>Baixa</p><p>10 50 500 3k 8k 20k f(Hz)</p><p>I(A)</p><p>10 50 500 3k 8k 20k f(Hz)</p><p>I(A)</p><p>10 50 500 3k 8k 20k f(Hz)</p><p>I(A)</p><p>10 50 500 3k 8k 20k f(Hz)</p><p>I(A)</p><p>10 50 500 3k 8k 20k f(Hz)</p><p>I(A)</p><p>+B</p><p>Woofer</p><p>-B</p><p>+B</p><p>Mid-range</p><p>-B</p><p>+B</p><p>Tweeter</p><p>-B</p><p>B.P.F. 500Hz</p><p>B.P.F. 4kHz</p><p>B.P.F. 10kHz</p><p>sinal</p><p>de</p><p>áudio</p><p>figura 23</p><p>figura 24</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>119ELETRÔNICA FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>amplificador de grande qualidade.</p><p>O equipamento que recebe um sinal de áudio em sua</p><p>entrada (com banda passante de 20Hz até 20kHz), e</p><p>entrega três ou mais saídas com sinais de áudio com</p><p>frequências de resposta em determinadas faixas, é</p><p>chamado de crossover. Esse aparelho é muito</p><p>utilizado, quando necessita-se de grande potência</p><p>sonora, sem perda na qualidade do som (ele evita a</p><p>utilização de filtros passivos antes dos falantes).</p><p>Na figura 25, podemos ver a diagramação esquemática de</p><p>um aparelho crossover, que possui uma entrada e três</p><p>saídas de frequências independentes. Podemos ver ainda</p><p>que esse equipamento, poderá ajustar os níveis de saída de</p><p>cada uma das frequências selecionadas; este equipamento</p><p>ainda dispõe de saídas de potência independentes, indo</p><p>acionar diretamente os respectivos alto-falantes de graves,</p><p>01</p><p>09</p><p>05</p><p>R13G</p><p>070603</p><p>0408 02</p><p>FTL</p><p>R14G</p><p>R16G</p><p>R15G</p><p>R19G</p><p>R17G</p><p>R18G</p><p>C29G</p><p>C31G</p><p>C32G</p><p>C33G</p><p>C35G</p><p>C36G</p><p>C</p><p>1</p><p>D</p><p>0</p><p>1</p><p>D</p><p>0</p><p>2</p><p>D</p><p>0</p><p>3</p><p>D</p><p>0</p><p>4</p><p>A</p><p>C</p><p>1</p><p>A</p><p>C</p><p>2</p><p>C</p><p>1</p><p>3</p><p>C</p><p>T</p><p>C30G</p><p>C34G</p><p>01</p><p>09</p><p>05</p><p>070603</p><p>0408 02</p><p>FTL</p><p>01</p><p>09</p><p>05</p><p>070603</p><p>0408 02</p><p>FTL</p><p>C</p><p>1</p><p>2</p><p>C</p><p>2</p><p>C</p><p>3</p><p>C</p><p>4</p><p>C</p><p>5</p><p>C</p><p>6</p><p>C</p><p>7</p><p>C</p><p>8</p><p>C</p><p>9</p><p>C</p><p>1</p><p>0</p><p>+B +B1 -B -B1</p><p>+</p><p>B</p><p>-B</p><p>-B1</p><p>+B1</p><p>+B</p><p>-B</p><p>-B1</p><p>+B1</p><p>C15 C17 C14 C16</p><p>C18 C21 C22 C23</p><p>C24</p><p>C25</p><p>C20</p><p>C19</p><p>C26 C27</p><p>C11</p><p>C29M</p><p>C31M</p><p>C32M</p><p>C33M</p><p>C35M</p><p>C36M</p><p>C30M</p><p>C34M C29A</p><p>C31A</p><p>C32A</p><p>C33A</p><p>C35A</p><p>C36A</p><p>C30A</p><p>C34A</p><p>C28G C28M</p><p>C28A</p><p>R1 R2</p><p>R3</p><p>R4</p><p>R5</p><p>R6</p><p>R7</p><p>R8</p><p>R9</p><p>R10</p><p>R12</p><p>R11</p><p>R13M</p><p>R14M</p><p>R16M</p><p>R15M</p><p>R19M</p><p>R17M</p><p>R18M</p><p>R13A</p><p>R14A</p><p>R16A</p><p>R15A</p><p>R19A</p><p>R17A</p><p>R18A</p><p>P1G P1M P1A</p><p>CI0</p><p>7</p><p>4</p><p>2</p><p>3</p><p>6</p><p>CI4A</p><p>7</p><p>11</p><p>2</p><p>3</p><p>1</p><p>CI4D</p><p>13</p><p>12</p><p>14</p><p>CI4B</p><p>6</p><p>5</p><p>7</p><p>CI4C</p><p>8</p><p>9</p><p>10</p><p>CI1 CI2</p><p>CI5G CI5M CI5A</p><p>A figura 26, mostra-nos de forma resumida como é um</p><p>pequeno sistema de sonorização profissional, composto</p><p>por mesa de som, crossover, amplificadores de potência</p><p>e caixas acústicas.</p><p>O mais interessante a se destacar neste sistema é que as</p><p>caixas de som não possuem alto-falantes colocados de</p><p>forma convencional, ou seja, alto-falantes para graves,</p><p>médios e agudos utilizando filtros passivos, mais sim,</p><p>caixas que possuem somente alto-falantes para graves</p><p>(woofer), médios (mid-range) e agudos (tweeter ou</p><p>driver´s). Pode-se também</p><p>a</p><p>importância da capacitância parasita entre coletor/base?</p><p>Como existe uma diversificação muito grande nas áreas</p><p>de aplicação, baseamos nossa análise para as áreas de</p><p>áudio e vídeo, envolvendo também fontes chaveadas.</p><p>Um dos principais problemas encontrados pelo técnico</p><p>de hoje em dia, é a enorme quantidade de modelos</p><p>diferentes de equipamentos na área de áudio e vídeo, e a</p><p>quantidade ainda maior nos códigos de transistores</p><p>utilizados nestes, que em caso de necessidade de</p><p>substituição, fatalmente não serão encontrados no</p><p>mercado.</p><p>Uma das saídas que o técnico encontra é a</p><p>disponibilidade de alguns transistores que são</p><p>fabricados no Brasil, onde podemos destacar a linha</p><p>europeia (BC, BD, BU... etc.).</p><p>Quando pensa-se em subst i tu ição, mui tas</p><p>características devem ser levadas em consideração, o</p><p>que deixa o técnico meio confuso... VCE, IC, ganho, Ptot,</p><p>Cob, FTmin, etc. Na substituição de um transistor por</p><p>outro equivalente, deverá ser considerada em primeiro</p><p>lugar sua aplicação, pois isso definirá quais as</p><p>CARACTERÍSTICAS DE SUBSTITUIÇÃO</p><p>figura 27</p><p>12 ELETRÔNICA</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>características mais importantes para àquela</p><p>determinada tarefa, ficando as outras em um segundo</p><p>plano. Assim cada área de aplicação será analisada</p><p>separadamente.</p><p>AMPLIFICADORES EM GERAL</p><p>PRÉ-AMPLIFICADORES:</p><p>O objetivo destes circuitos será a partir de um pequeno</p><p>sinal, torná-lo maior (em tensão), para excitação de</p><p>etapas posteriores, como podemos observar na figura</p><p>28. Podemos notar que os mesmos trabalham em classe</p><p>A de amplificação, ou seja, o transistor será responsável</p><p>pela amplificação (sem distorção) de todo o ciclo do sinal.</p><p>Podemos encarar ainda como pré-amplificador, o estágio</p><p>inicial de um amplificador de potencia, pois também tem</p><p>como objetivo uma grande amplificação de tensão.</p><p>A principal característica que deverá ser observada</p><p>nestes transistores é:</p><p>HFE - Esta característica exprime a relação da corrente</p><p>aplicada entre base e emissor e a resultante circulante</p><p>pelo coletor. O ganho é uma característica tão importante</p><p>para pré-amplificadores, que não obedecida, introduzirá</p><p>distorções de sinal; se o transistor compor o inicio de um</p><p>amplificador de potência, poderá até levar a saída de</p><p>som a uma alteração muito grande na tensão de 1/2Vcc e</p><p>em casos extremos à queima das etapas de saída.</p><p>Como exemplo, podemos citar o circuito apresentado na</p><p>figura 28a. Ele compõe-se de um transistor BC548C, que</p><p>apresenta em sua base uma tensão de 4,5V; no emissor</p><p>3,9V e no coletor 11,8V. Para este circuito, podemos dizer</p><p>que a corrente circulante de base para emissor será de</p><p>2,5 mA, que resultaria em 1mA de corrente de coletor,</p><p>gerando uma queda de tensão de 8,2 V sobre o resistor</p><p>de coletor, equivalente a 11,8 V medida em relação à</p><p>massa. Notem que nestas características, o ganho é</p><p>fundamental, pois este transistor BC548C, apresenta um</p><p>ganho de 420, resultando em:</p><p>2,5 mA x 420 = 1.050mA (1mA)</p><p>Esta corrente resultante de coletor gerará a queda de</p><p>tensão no resistor de coletor e também no resistor de</p><p>emissor. Um grande problema que ocorre no meio</p><p>técnico é o desprezo à característica ganho, resultando</p><p>em situações catastróficas. No circuito mostrado na</p><p>figura 20a, se substituirmos o transistor BC548C</p><p>(original), por um outro BC 548, mas que possua a letra A</p><p>no final, a corrente de polarização na base será a mesma</p><p>ou até levemente maior (pois a tensão da base cairá),</p><p>mas o ganho, que será de 100, produzirá menor corrente</p><p>de coletor no transistor (aumentando sua resistência</p><p>interna), diminuindo a queda de tensão tanto no resistor</p><p>de coletor como no de emissor e, produzindo as tensões</p><p>aproximadas da figura 28b.</p><p>Se o circuito que utiliza polarização contínua for apenas o</p><p>mostrado na figura 28b, o efeito produziria distorção no</p><p>sinal de áudio amplificado. Mas se este circuito polarizar</p><p>outras malhas, o efeito da falta de polarização será em</p><p>cascata, produzindo uma variação de tensão elevada,</p><p>talvez suficiente para queimar uma saída de som.</p><p>Outras características importantes para os pré-</p><p>amplificadores, são:</p><p>VCE - deverá ser utilizado sempre um transistor que</p><p>suporte uma tensão máxima entre coletor e emissor em</p><p>30% maior que a própria alimentação. Outras</p><p>características praticamente dispensáveis são:</p><p>Ic - Pois considerando que temos um pré-amplificador, a</p><p>corrente em geral fica muito abaixo da especificada para</p><p>o transistor</p><p>Vcb - Característica importante em circuitos de</p><p>comutação, em que o emissor do transistor fica em</p><p>aberto.</p><p>Ptot - Considerando que a corrente é muito baixa, não</p><p>haverá problemas com a especificação de potência do</p><p>transistor.</p><p>FTmin - Considerando que estamos na faixa audível,</p><p>esta característica não é importante, pois a maioria dos</p><p>transistores de baixo sinal, alcançam 10MHz.</p><p>AMPLIFICADORES DE ÁUDIO-VERTICAL:</p><p>Existem vários tipos de amplificadores de áudio e</p><p>deflexão vertical, sendo que aqui nos deteremos com a</p><p>etapa de potência destes amplificadores. A figura 29,</p><p>mostra uma saída de som do tipo classe A com</p><p>transformador, que atualmente não é mais utilizada,</p><p>apesar de ainda existirem aparelhos em uso no mercado.</p><p>Em caso de uma substituição de um transistor</p><p>amplificador Classe A, as principais características que</p><p>deverão ser observadas, são:</p><p>Vce (tensão entre coletor e emissor)</p><p>Ic (corrente de coletor)</p><p>Ptot (potência total)</p><p>A tensão máxima entre coletor e emissor deve ser</p><p>observada com muito carinho, principalmente em</p><p>circuitos de saída vertical, pois considerando que a carga</p><p>é um transformador de grande indutância, o mesmo</p><p>induzirá em si mesmo, tensões muito mais altas que a</p><p>fonte de alimentação vindo a prejudicar o transistor. Na</p><p>figura 30, podemos ver que durante o retorno vertical</p><p>+20V+20V</p><p>11,8V</p><p>3,9V</p><p>4,5V</p><p>R3</p><p>2,2MW</p><p>R2</p><p>3,9kW</p><p>R4</p><p>1MW</p><p>R1</p><p>8,2kW</p><p>Ib = 2,5A</p><p>Ic = 1mA</p><p>m</p><p>+20V+20V</p><p>17V</p><p>1,2V</p><p>1,8V</p><p>R3</p><p>2,2MW</p><p>R2</p><p>3,9kW</p><p>R4</p><p>1MW</p><p>R1</p><p>8,2kW</p><p>Ib = 3A</p><p>Ic = 0,3mA</p><p>m</p><p>BC548ABC548C</p><p>+B</p><p>+B</p><p>fig. 28a fig. 28b</p><p>figura 29</p><p>13ELETRÔNICA FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>será necessária a geração do pulso de retorno e</p><p>apagamento vertical, que deverá forçar uma rápida</p><p>variação de corrente pela bobina de deflexão durante o</p><p>retorno, bem como inibir o circuito de luminância do</p><p>aparelho de TV; assim, o transistor que estava em um</p><p>processo de condução (campo do transformador em</p><p>expansão), é levado ao corte rápido, gerando uma</p><p>contração no campo da bobina e consequentemente</p><p>uma auto indução nesta, criando uma tensão maior que a</p><p>fonte de alimentação. Assim no dimensionamento do</p><p>transistor, deverá ser utilizada uma tensão de Vce no</p><p>mínimo do dobro da alimentação, para que tenhamos</p><p>segurança de trabalho. Além disto, torna-se</p><p>indispensável a utilização de um VDR em paralelo com o</p><p>transformador, evitando qualquer pico de tensão acima</p><p>do normal, protegendo obviamente o transistor</p><p>Outras características praticamente dispensáveis do</p><p>transistor são:</p><p>Hfe (ganho na configuração emissor comum): não é uma</p><p>característica muito importante, tanto que na fabricação,</p><p>os transistores para etapas de potência, podem</p><p>apresentar variação de ganho de algumas dezenas a</p><p>algumas centenas.</p><p>FTmin (frequência de transição mínima): considerando</p><p>que o circuito amplificador trabalhará com frequências</p><p>até 20 kHz, esta característica não será importante.</p><p>Cob (capacitância parasita coletor-base): o mesmo</p><p>acima.</p><p>AMPLIFICADORES DE FI:</p><p>A FI nada mais é que Frequência Intermediária, ou seja,</p><p>frequência fixa, para qual todas as emissoras são</p><p>convertidas, evitando-se assim a troca constante dos</p><p>circuitos tanques (bobinas capacitores), como vemos</p><p>pela figura 31.</p><p>Considerando-se a área de áudio vídeo, temos</p><p>basicamente 4 frequências a serem consideradas:</p><p>*455 kHz = FI de rádio AM, funcionando para as</p><p>Ondas Médias, Tropicais e Curtas.</p><p>*10,7 MHz: FI de rádio FM (88 a 108 MHz).</p><p>*45,75 MHz e 41,25 MHz: FI</p><p>utilizar caixas que apesar</p><p>de possuírem woofer´s, mid-range´s e tweeter´s,</p><p>possuam entradas independentes para excitação de</p><p>cada um destes alto-falantes.</p><p>A mesa de som ou mixer, receberá os sinais provenientes</p><p>de diversas fontes: microfones de vozes, microfones de</p><p>bateria, microfones do ambiente, instrumentos musicais</p><p>(violão, guitarra, teclado, etc), ou ainda sinais de</p><p>processadores gerais de som.</p><p>Um dos principais objetivos da mesa será agrupar todos</p><p>se sinais e entregá-los para a amplificação de potência</p><p>em um ou dois canais. Além disto, poderemos fazer a</p><p>equalização individual de cada uma das fontes ou ainda</p><p>aplicar efeitos diversos (compressão, atraso, etc).</p><p>Na saída do mixer, teremos o sinal de áudio pronto para</p><p>ser amplificado em potência. Neste sistema, o sinal de</p><p>áudio entrará em um crossover, pela entrada IN-L e</p><p>também pela entrada IN-R (mostramos em detalhes a</p><p>entrada IN-L e também as saídas do crossover). Vemos</p><p>que após o crossover, haverá três amplificadores de</p><p>potência (poderia haver quatro ou mais amplificadores,</p><p>caso fossem utilizadas as duas faixas de frequências</p><p>médias, ou então, excitação de um sub-woofer), cada um</p><p>trabalhando em uma determinada faixa de frequência.</p><p>SISTEMAS DE SONORIZAÇÃO PROFISSIONAL</p><p>figura 25</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>120 ELETRÔNICAFONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>figura 7</p><p>SINAIS DE</p><p>INSTRUMENTOS,</p><p>MICROFONES OU</p><p>PROCESSADORES.</p><p>IN</p><p>L R</p><p>SPEAKER OUT</p><p>L R</p><p>P</p><p>O</p><p>W</p><p>E</p><p>R</p><p>IN</p><p>L R</p><p>SPEAKER OUT</p><p>L R</p><p>P</p><p>O</p><p>W</p><p>E</p><p>R</p><p>IN</p><p>L R</p><p>SPEAKER OUT</p><p>L R</p><p>P</p><p>O</p><p>W</p><p>E</p><p>R</p><p>IN L</p><p>LOW/MIDLOW HIGH/MID HIGH</p><p>OUT L</p><p>WOOFER</p><p>MID’S</p><p>TWEETER’S WOOFER</p><p>MID’S</p><p>TWEETER’S</p><p>MIXER</p><p>(MESA DE SOM)</p><p>CROSSOVER</p><p>TWEETER</p><p>MIDI</p><p>MIXER</p><p>CROSSOVER</p><p>POWER 1</p><p>POWER 2</p><p>POWER 3</p><p>L</p><p>R</p><p>L</p><p>R</p><p>L</p><p>R</p><p>WOOFER</p><p>LOW</p><p>MIDI</p><p>HIGH</p><p>LOW</p><p>MIDI</p><p>HIGH</p><p>CROSSOVER</p><p>HIGH</p><p>OUTIN</p><p>TWEETER</p><p>MIDI</p><p>MIXER</p><p>POWER 1</p><p>POWER 2</p><p>POWER 3</p><p>L</p><p>R</p><p>L</p><p>R</p><p>L</p><p>R</p><p>WOOFER</p><p>CROSSOVER</p><p>LOW</p><p>OUTIN</p><p>CROSSOVER</p><p>MID</p><p>OUTINBUFFER</p><p>L</p><p>L</p><p>L</p><p>R R R</p><p>L</p><p>R</p><p>figura 26</p><p>figura 27</p><p>figura 28</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>121ELETRÔNICA FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>A saída do crossover OUT-L-LOW, será aplicada à</p><p>entrada L de um amplificador de potência, que irá</p><p>trabalhar somente com frequências baixas. A saída OUT-</p><p>R-LOW, será aplicada à entrada R do mesmo</p><p>amplificador de potência, que também irá trabalhar</p><p>somente com frequências baixas. Há de se destacar aqui</p><p>que este amplificador deverá possuir uma potência de no</p><p>mínimo 50% a mais do que o amplificador utilizado para</p><p>as frequências médias.</p><p>Este amplificador para as frequências baixas, será ligado</p><p>às caixas acústicas que possuem somente falantes</p><p>woofer (cones de 12 à 18 polegadas).</p><p>A saída do crossover OUT-L-LOW-MID (frequências</p><p>médias-baixas) ou OUT-L-HIGH-MID (frequências</p><p>médias-altas) será aplicada à entrada L de outro</p><p>amplificador de potência, que irá trabalhar somente com</p><p>frequências médias. A saída OUT-R-LOW-MID</p><p>(frequências médias-baixas) ou OUT-R-HIGH-MID</p><p>(frequências médias-altas), será aplicada à entrada R do</p><p>mesmo amplificador de potência, que também irá</p><p>trabalhar somente com frequências médias.</p><p>Este amplificador das frequências médias, será ligado às</p><p>caixas acústicas que possuem somente falantes mid-</p><p>range (baterias de médios).</p><p>A saída do crossover OUT-L-HIGH, será aplicada à</p><p>entrada L de um terceiro amplificador de potência, que irá</p><p>trabalhar somente com frequências altas. A saída OUT-</p><p>R-HIGH será aplicada à entrada R do mesmo</p><p>amplificador de potência, que também irá trabalhar</p><p>somente com frequências altas. Há de se destacar aqui</p><p>que este amplificador poderá ter metade da potência em</p><p>relação ao amplificador utilizado para os graves.</p><p>A saída deste amplificador das frequências altas, será</p><p>ligado aos tweeter´s ou driver´s (baterias ou driver´s).</p><p>Na figura 27, podemos ver um sistema Hi-Fi, utilizando</p><p>aparelho crossover para separação das frequências do</p><p>áudio no modo estéreo. Vemos que possui três</p><p>amplificadores independentes,</p><p>sendo o "power 1" responsável pela</p><p>amplificação dos graves. O "power</p><p>2" se incumbirá de amplificar os</p><p>sinais médios e o "power 3" os</p><p>agudos. Neste arranjo, haverá caixa</p><p>direita e esquerda somente de</p><p>graves; do mesmo modo será feito</p><p>para médios ou agudos. Poderá ser</p><p>utilizada somente duas caixas para</p><p>canal L e R, desde que tenham</p><p>entradas independentes para cada</p><p>um dos falantes.</p><p>Esta ligação utiliza-se para sistemas</p><p>de "home theater" sofisticados, onde</p><p>se quer estereofonia, ou efeitos</p><p>surround, priorizando a qualidade do</p><p>som. Para amplificação dos sinais</p><p>s u r r o u n d , d e v e r ã o h a v e r</p><p>a m p l i f i c a d o r e s e c a i x a s</p><p>complementares (incluindo a caixa</p><p>central). Ao mesmo pode-se dizer do</p><p>circuito apresentado na figura 28,</p><p>o n d e v e m o s c r o s s o v e r</p><p>i n d e p e n d e n t e s p a r a c a d a</p><p>frequência, utilizando-se assim 6</p><p>sistemas independentes de sinais</p><p>(3 como é mostrado na figura e</p><p>mais 3 saídas que apesar de não</p><p>serem mostradas utilizam a mesma diagramação).</p><p>Apesar dos sistemas anteriores terem sido apresentados</p><p>com amplificação estereofônica, ou seja, amplificação</p><p>dos sinais em dois canais independentes (L e R), a</p><p>sonorização em sistemas para grandes públicos não</p><p>utiliza a técnica estereofônica, sendo o sinal amplificado</p><p>de forma monofônica, mesmo que a reprodução seja</p><p>feita por dois canais ou mais.</p><p>Public Address (PA) e o Ponto Único</p><p>Os sistemas de sonorização direcionados a grandes</p><p>públicos, são chamados de PA (Public Address). Utilizam</p><p>grandes potências sonoras, normalmente visando</p><p>"impactar" as pessoas.</p><p>Na figura 29, podemos ver a configuração mais simples</p><p>dos sistemas PA, onde uma das saídas da mesa (mixer-</p><p>misturador), vai até um crossover, onde são feitas as</p><p>separações em frequência (Low-Mid-High), indo</p><p>somente a dois amplificadores, sendo que um dos canais</p><p>(canal L) será responsável pela amplificação dos graves;</p><p>o canal R do mesmo amplificador, será responsável pela</p><p>M</p><p>IX</p><p>E</p><p>R</p><p>CROSSOVER</p><p>POWER 1</p><p>POWER 2</p><p>L</p><p>R</p><p>L</p><p>R</p><p>WOOFER</p><p>lado esquerdo AMBIENTE lado direito</p><p>WOOFER</p><p>MIDI MIDI</p><p>TWEETER TWEETER</p><p>LOW</p><p>MIDI</p><p>HIGH</p><p>LOW</p><p>MIDI</p><p>HIGH</p><p>8W 8W</p><p>8W8W</p><p>8W 8W</p><p>X X</p><p>caixas laterais devem ser evitadas,</p><p>pois ajudam na formação</p><p>de ondas estacionárias.</p><p>Quando as ondas de som se encontram,</p><p>a somatória e subtrações das fases destas,</p><p>formam regiões de grande pressão ou pequena</p><p>pressão sonora, causando prejuízos a recepção</p><p>do som pelos ouvintes</p><p>região de grande</p><p>incidência de ondas</p><p>estacionárias, criadas</p><p>exclusivamente pelas</p><p>caixas laterais</p><p>região de grande</p><p>incidência de ondas</p><p>estacionárias, criadas</p><p>exclusivamente pelas</p><p>caixas laterais</p><p>figura 29</p><p>figura 30</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>122 ELETRÔNICAFONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>figura 7</p><p>amplificação dos médios. Já o outro</p><p>amplificador será responsável</p><p>somente em amplificar o sinal dos</p><p>agudos, utilizando apenas um</p><p>canal.</p><p>Como as saídas possuem alto-</p><p>falantes de 8 ohms, eles são</p><p>colocados em paralelo, ficando uma</p><p>impedância de 4 ohms para cada</p><p>canal. Notem que apesar de</p><p>estarem ligados em paralelo, um</p><p>dos alto-falantes estará de um lado</p><p>do teatro (lado esquerdo) e o outro</p><p>falante (trabalhando com o mesmo</p><p>sinal e frequência), do outro lado do</p><p>teatro.</p><p>O problema das reflexões</p><p>Ondas Estacionárias</p><p>O grande problema do sistema PA,</p><p>mostrado na figura 29, ocorre em</p><p>recintos fechados, pois as reflexões</p><p>dos sinais nas paredes-obstáculos</p><p>do ambiente, geram sinais com</p><p>algum atraso, gerando inclusive eco</p><p>para o próprio ambiente. Outro</p><p>grave problema é a geração das</p><p>chamadas “ondas estacionárias”</p><p>(somatórias e subtrações entre o sinal</p><p>principal e os sinais atrasados-refletidos), que</p><p>criam regiões de grande pressão sonora (som</p><p>alto) e outras de pequena pressão sonora</p><p>(som baixo). A figura 30, mostra o problema de</p><p>posicionamento das caixas acústicas para</p><p>amplificação PA.</p><p>Não estamos falando da distância da fonte</p><p>geradora do som (caixas acústicas), mas de</p><p>zonas</p><p>de vídeo e de som</p><p>respectivamente para televisores nacionais.</p><p>* 4,5 MHz: interportadora de som, que nada mais</p><p>é do que um segundo batimento antes da demodulação</p><p>final.</p><p>Baseado nestes dados de frequência de trabalho,</p><p>podemos dizer que a característica mais importante a ser</p><p>levada em consideração é:</p><p>FTmin (frequência de transição mínima).</p><p>Hfe (ganho na configuração emissor comum).</p><p>A frequência de transição determinará a frequência em</p><p>que o ganho do transistor cairá para apenas duas vezes</p><p>(Ib x Ic), o que prejudicará seu trabalho em altas</p><p>frequências Como os circuitos de Frequência</p><p>Intermediária diferem muito em frequência (455kHz até</p><p>45MHz), deverão ser utilizados transistores próprios</p><p>para trabalhos em RF, e que tenham uma frequência de</p><p>transição 3 vezes maior que o valor especificado de</p><p>trabalho. O interessante é notar que alguns fabricantes</p><p>utilizam o transistor BC 548 para trabalhar em FI’s de</p><p>rádio AM(455 kHz), pois em algumas funções de alta</p><p>frequência, trabalha bem. Com respeito ao ganho, o</p><p>mesmo se tornará de grande importância à medida que</p><p>os valores dos resistores de polarização aumentarem.</p><p>Outras características de menor importância, mas que</p><p>devem ser levadas em consideração:</p><p>VCE - Apesar dos circuitos de FI apresentarem tensões</p><p>de alimentação relativamente baixas, devemos</p><p>considerar que os transistores trabalham com circuitos</p><p>reativos (indutores e capacitores), logo, podem ser</p><p>geradas tensões acima da alimentação. Deveremos na</p><p>substituição optar por um transistor que suporte, no</p><p>mínimo, 1,5 vezes a tensão de alimentação.</p><p>lc - Deve-se conferir também esta característica, pois os</p><p>estágios de FI mudam muito de polarização.</p><p>A característica de Ptot (potência total) pode ser</p><p>desconsiderada para estes estágios.</p><p>AMPLIFICADORES DE RF:</p><p>As considerações para os amplificadores de RF serão as</p><p>mesmas que para os amplificadores de FI, ressaltando</p><p>as seguintes características:</p><p>FTmin - Os transistores deverão ter uma frequência de</p><p>transição em torno de 1 GHz ou mais (considerando</p><p>transistores amplificadores de RF e osciladores locais de</p><p>+B</p><p>BDV</p><p>90Vpp</p><p>S</p><p>E</p><p>L</p><p>E</p><p>T</p><p>O</p><p>R</p><p>+B +B</p><p>CAG</p><p>+B</p><p>figura 30</p><p>figura 31</p><p>figura 32</p><p>14 ELETRÔNICA</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>seletores de canais de televisão).</p><p>Cob - Deverá ser a menor possível, para evitar a</p><p>atenuação do sinal na configuração emissor comum. A</p><p>maioria dos transistores utilizados como amplificadores</p><p>de RF e osciladores locais, se apresentam na</p><p>configuração de base comum, para fugir desta</p><p>capacitância parasita, como mostrado na figura 32.</p><p>Hfe - Deverá ser mantido o mesmo ganho do transistor</p><p>original, para não alterar o ponto de polarização contínua</p><p>da malha.</p><p>AMPLIFICADOR DE VÍDEO:</p><p>É um dos circuitos mais críticos em termos de</p><p>substituição, pois está intimamente ligado a qualidade</p><p>final da imagem.</p><p>Na figura 33, podemos ver um diagrama básico de um</p><p>dos amplificadores RGB utilizados para a televisão.</p><p>Apesar das saídas RGB de monitores de computador</p><p>serem mais complexas, são semelhantes às</p><p>características principais abordadas abaixo:</p><p>Cob - É fundamental que esta característica seja</p><p>observada, pois quanto menor for esta capacitância,</p><p>maior será a resposta de frequência do sinal e</p><p>consequentemente melhor será a qualidade final da</p><p>imagem. Caso utilize-se na substituição somente um dos</p><p>transistores com “Cob” maior, haverá a criação de</p><p>pequenas listas na cor do amplificador respectivo</p><p>substituído, aparentando erro de convergência.</p><p>VCE - Em geral, para televisores em cores ou monitores</p><p>de computador, esta tensão deverá ser em torno de</p><p>250V, considerando que o transistor deverá trabalhar</p><p>com uma tensão máxima de circuito em 180V. Para</p><p>tensões de alimentação maiores, faz-se necessário</p><p>aumentar também a tensão máxima suportada pelo</p><p>transistor.</p><p>Ic - Apesar de ser baixa (via cinescópio), o transistor</p><p>deverá ser capaz de suportar a corrente proveniente da</p><p>alimentação principal, bem como a que circula pelo</p><p>cinescópio.</p><p>Ptot - Também é outra característica que deverá ser</p><p>respeitada, pois como dissemos acima, a tensão de</p><p>trabalho é relativamente alta (180V ou mais); apesar da</p><p>corrente ser baixa, gera uma potência dissipada que</p><p>dependendo do projeto do televisor, necessita até de</p><p>dissipador.</p><p>Características menos importantes:</p><p>Hfe - Como é um circuito amplificador, que utiliza</p><p>correntes consideradas médias, o ganho passa a ser</p><p>uma característica secundária.</p><p>FONTES DE ALIMENTAÇÃO</p><p>O objetivo da fonte de alimentação é gerar uma tensão</p><p>estável para a carga, que pode ser desde um simples</p><p>rádio até equipamentos muito mais sofisticados. No</p><p>mundo das fontes de alimentação estabilizadas existem</p><p>dois segmentos até certo ponto distintos: a fonte</p><p>regulada e a fonte chaveada.</p><p>A fonte chaveada tornou-se absoluta, quase acabando</p><p>com as fontes reguladas (subsistindo apenas na maioria</p><p>dos aparelhos de som), como se tornou patente em</p><p>televisores e DVD´s, devido não só a economia de</p><p>energia, mas também pela redução do custo de grandes</p><p>transformadores de rede elétrica, substituídos por</p><p>choppers, ou simplesmente transformadores</p><p>comutados, muitos menores que seus antecessores.</p><p>FONTE DE ALIMENTAÇÃO REGULADA:</p><p>Na figura 34, podemos ver o diagrama de uma fonte</p><p>regulada, que recebe em sua entrada uma tensão de 110</p><p>ou 220 Vac, estabilizando para a saída uma tensão de</p><p>220Vdc. A tensão de 300Vdc é uma tensão retificada e</p><p>filtrada diretamente da rede elétrica de 220Vac ou</p><p>através de circuito dobrador de tensão da rede de 110</p><p>Vac.</p><p>Tomando como exemplo um equipamento qualquer que</p><p>apresenta um consumo de 110W, se aplicarmos à carga</p><p>uma tensão de 220Vdc, resultará em uma corrente</p><p>circulante pela carga e também pelo transistor regulador</p><p>de 0,5A.</p><p>Levando ainda em consideração que, a tensão de queda</p><p>no transistor é de 80 V (300 Vdc - 220 Vdc) e por ele</p><p>circula 0,5 A, resulta em uma potência de dissipação em</p><p>torno de 40W (dissipação de calor). Disto, conclui-se que</p><p>as especificações de funcionamento do circuito para o</p><p>transistor seriam:</p><p>Vce = 80V - Ic=0,5A - Ptot =40 W</p><p>Mas, devemos levar em consideração que apesar das</p><p>condições de trabalho, podem ainda ocorrer condições</p><p>adversas provocadas por defeitos.</p><p>Na figura 35, mostramos a condição de curto da carga,</p><p>fazendo com que o transistor receba uma tensão de</p><p>300V entre coletor-emissor, sem considerar a circulação</p><p>de corrente, que também seria alta. Nestes casos, o</p><p>fabricante pensa em um circuito de proteção, que evita a</p><p>circulação de corrente excessiva no caso de curto.</p><p>Mesmo com o circuito de proteção, a junção coletor e</p><p>emissor do transistor deverá suportar uma tensão de</p><p>300V.</p><p>Assim, para um transistor regulador, cuja tensão de</p><p>entrada seja alta, deverá ser levada em conta toda</p><p>tensão de entrada e uma sobra de 40%, o que nos daria</p><p>+180V</p><p>CINESCÓPIO</p><p>CIRCUITO DE</p><p>ESTABILIZAÇÃO</p><p>E CONTROLE</p><p>110V/220V</p><p>220Vdc</p><p>figura 33</p><p>figura 34</p><p>15ELETRÔNICA FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>um transistor com especificação de 400Vce, e com</p><p>corrente 3 vezes maior que a especificada, para os casos</p><p>de curtos na carga.</p><p>A potência de dissipação total, deverá ser em torno de 3</p><p>vezes a potência de trabalho normal (40W) resultando</p><p>em 120W aproximadamente.</p><p>Assim, podemos destacar as características principais</p><p>de um transistor em uma fonte regulada:</p><p>Vce - Que seria calculada para cerca de 40% a mais que</p><p>a tensão DC de entrada do próprio regulador.</p><p>Ic - Cerca de 3 vezes a máxima corrente calculada para</p><p>funcionamento normal.</p><p>Ptot - Cerca de 3 vezes a máxima potência calculada</p><p>para funcionamento normal.</p><p>Outras características poderão ser praticamente</p><p>ignoradas:</p><p>FTmin - Considerando que o transistor regulador drena</p><p>prat icamente uma corrente constante, esta</p><p>característica pode ser desprezada.</p><p>Hfe - Transistor de corrente alta, logo o ganho pode ser</p><p>também desconsiderado.</p><p>OBS: Muitas vezes, o transistor regulador não tem ganho</p><p>suficiente para fornecer toda a corrente requisitada pela</p><p>carga. Neste caso, é utilizado um transistor reforçador de</p><p>corrente (Q2), como mostrado na figura 36. As</p><p>características deste transistor são semelhantes as do</p><p>regulador principal, reduzindo-se a corrente circulante</p><p>direta (coletor e emissor limitada por R1) e a potência</p><p>total dissipada no mesmo.</p><p>TRANSISTOR DETECTOR OU AMPLIFICADOR DE</p><p>ERRO:</p><p>O objetivo deste transistor é controlar a condução do</p><p>regulador principal, para que a tensão de saída da fonte</p><p>mantenha-se estabilizada, como mostramos na figura</p><p>37. Dependendo da fonte de alimentação, este</p><p>trabalhará com uma tensão entre coletor e emissor</p><p>relativamente alta, pois o coletor está praticamente</p><p>ligado à base do regulador, enquanto seu emissor vai à</p><p>massa através de um zener. A corrente circulante por</p><p>este é pequena, mas apesar disto, sua dissipação de</p><p>potência deve ser considerada.</p><p>Como estabiliza a fonte através da amplificação da</p><p>variação que ocorre em sua base, podemos dizer que o</p><p>GANHO é a característica mais importante. Sendo</p><p>assim, ficamos com as seguintes características mais</p><p>importantes para este transistor amplificador de erro:</p><p>Hfe - Determinará a condução final do mesmo, podendo</p><p>inclusive modificar a tensão da fonte. Para a figura</p><p>anterior, podemos dizer que se o ganho for menor, a</p><p>tensão de saída da fonte aumentará, e se o ganho for</p><p>maior, diminuirá.</p><p>Vce - Deverá ser calculada considerando a máxima</p><p>tensão retificada e filtrada que entra na fonte</p><p>estabilizada.</p><p>Ic - Deverá ser calculada tomando como base o resistor</p><p>do coletor (considerando o transistor saturado)</p><p>Ptot - Produto da tensão média sobre emissor-coletor</p><p>pela corrente circulante pelo resistor de coletor.</p><p>Outras características praticamente sem importância</p><p>são:</p><p>Ftmin - Considerando que o transistor trabalhará em</p><p>corrente contínua, praticamente seu trabalho em alta</p><p>frequência poderá ser desconsiderado.</p><p>FONTE DE ALIMENTAÇÃO CHAVEADA</p><p>TRANSISTORES CHAVEADORES:</p><p>Os transistores utilizados nas fontes chaveadas</p><p>apresentam características peculiares, pois trabalham</p><p>como chaves, abrindo e fechando seus contatos de</p><p>forma muito rápida. Na figura 38, podemos ver uma</p><p>diagramação básica de uma fonte chaveada série.</p><p>Na análise dos parâmetros de substituição, deveremos</p><p>levar em consideração a saturação e o corte do</p><p>transistor. Como a tensão de saída gira em torno de 100</p><p>Vdc, e o emissor do transistor está ligado a mesma,</p><p>podemos dizer que sua saturação gerará no coletor</p><p>praticamente a mesma tensão. Com isto a corrente</p><p>circulante irá aumentando paulatinamente, até chegar a</p><p>determinado valor (figura 39).</p><p>Podemos dizer que no caso da saturação, não existirá</p><p>tensão entre coletor e emissor, apesar de haver corrente,</p><p>logo, não haverá potência dissipada.</p><p>Quando o transistor entrar em corte, o campo</p><p>eletromagnético do transformador tenderá a se contrair e</p><p>induzir uma tensão reversa no próprio primário,</p><p>300Vdc</p><p>CURTO NA</p><p>CARGA</p><p>300 Vdc</p><p>300 Vdc 220 Vdc</p><p>CIRCUITO DE</p><p>ESTABILIZAÇÃO</p><p>E CONTROLE</p><p>R1</p><p>R2</p><p>Q1</p><p>Q2</p><p>300 Vdc 220 Vdc</p><p>TRANSISTOR</p><p>AMPLIFICADOR</p><p>DE ERRO</p><p>Q3</p><p>Q2</p><p>Q1</p><p>figura 35</p><p>figura 36</p><p>figura 37</p><p>16 ELETRÔNICA</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>produzindo uma tensão positiva maior que da fonte</p><p>(mostrado na figura 40).</p><p>Assim, o transistor apesar de cortado, deverá suportar</p><p>uma tensão de coletor com cerca de 300 volts de pico</p><p>(100 Vdc no emissor e 400 Vp no coletor). Para o corte do</p><p>transistor podemos dizer que haverá 300V sobre o</p><p>mesmo, mas não haverá circulação de corrente, logo,</p><p>não haverá dissipação de potência.</p><p>Aparentemente as características já estariam formadas,</p><p>pois necessitaríamos de um transistor que suportasse</p><p>uma alta corrente (3A ou mais) e uma tensão entre</p><p>coletor e emissor também alta (mais de 400 V). Apesar</p><p>disso, teoricamente o transistor não precisaria ter</p><p>nenhum potencial de dissipação.</p><p>Isto não é verdade, pois na passagem do corte para a</p><p>saturação ou vice-versa, existirá o produto tensão x</p><p>corrente que produzirá uma dissipação tão maior quanto</p><p>o tempo desta transição do transistor.</p><p>Assim, teremos obrigatoriamente uma margem de</p><p>potência dissipada, que poderá ir de alguns watts até</p><p>perto de uma centena de watts.</p><p>Outro dado muito importante para o transistor chaveador</p><p>é a sua frequência de transição mínima, que também</p><p>deverá ser alta, pois quando passa do corte para a</p><p>saturação ou vice-versa, tem que realizar esta função no</p><p>tempo mais curto possível.</p><p>A tensão máxima Veb, ou seja, a tensão máxima reversa</p><p>aplicada entre base e emissor, também é outro item</p><p>importante, pois em geral o transistor chaveador é</p><p>excitado por um dispositivo reativo (indutor), produzindo</p><p>portanto, um potencial positivo para saturá-lo e um</p><p>potencial negativo para cortá-lo, como mostra a figura</p><p>41.</p><p>O nível negativo, normalmente, tem maior intensidade</p><p>que o positivo, pois não há carga, ou seja, o transistor</p><p>estará despolarizado, podendo surgir tensões que</p><p>ultrapassariam o patamar normal dos 6V máximos</p><p>aplicados de forma reversa entre base e emissor,</p><p>destruindo a junção.</p><p>Para que isto seja evitado, coloca-se diodos de proteção</p><p>entre base e emissor, evitando que a tensão da base caia</p><p>demasiadamente, protegendo assim o transistor.</p><p>Ficamos então com as seguintes características mais</p><p>importantes:</p><p>VCE - Deverá ser maior que a tensão de entrada DC da</p><p>fonte.</p><p>Ic - Deverá ser no mínimo 4 vezes o consumo médio do</p><p>equipamento. Como exemplo, um aparelho que</p><p>consuma 0,5 A, o transistor deverá ter no mínimo 2 A de</p><p>corrente máxima.</p><p>Ptot - Deverá ser a mínima possível, pois o transistor</p><p>teoricamente não deveria estar dissipando potência. Na</p><p>substituição, deverá ser levado em consideração a</p><p>potência do transistor original.</p><p>FTmin - Considerando que o transistor deverá comutar</p><p>rapidamente (saturação para o corte e vice-versa), sua</p><p>frequência de trabalho, deverá ser muito alta.</p><p>Cob - Deverá ser a menor possível.</p><p>Características sem grande importância:</p><p>Hfe - Como o circuito trabalha com polarizações</p><p>relativamente altas, o ganho específico do transistor não</p><p>é muito importante.</p><p>Veb - Apesar de anteriormente já havermos falado que</p><p>esta característica é importante, os circuitos que rodeiam</p><p>o transistor chaveador já possuem circuitos de proteção</p><p>que evitam que a tensão de base caia abaixo da</p><p>especificada.</p><p>TRANSISTOR AMPLIFICADOR DE ERRO:</p><p>Apesar de ser uma fonte chaveada, a saturação ou o</p><p>corte do transistor precisam ser controlados para obter-</p><p>se uma tensão estável na saída, e neste aspecto, o</p><p>circuito de controle do transistor chaveador é muito</p><p>semelhante ao circuito usado para controlar o transistor</p><p>regulador de uma fonte comum, como podemos ver pela</p><p>figura 42.</p><p>Assim, os aspectos principais abordados para este</p><p>transistor, na fonte regulada, deverão também ser</p><p>respeitados aqui:</p><p>Hfe - Determinará a condução final do mesmo, podendo</p><p>inclusive modificar a tensão da fonte. Para a figura</p><p>anterior, com ganho menor, a tensão de saída da fonte</p><p>aumentará, e no caso de ganho maior, diminuirá.</p><p>Vce - Deverá ser calculada, considerando a máxima</p><p>tensão retificada e filtrada.</p><p>CIRCUITO DE</p><p>ESTABILIZAÇÃO</p><p>E CONTROLE</p><p>300Vdc</p><p>Vce=0V</p><p>300Vdc</p><p>Ic</p><p>TRANSISTOR</p><p>SATURADO</p><p>C1 C2</p><p>-+</p><p>Vce = Máx</p><p>300Vdc</p><p>Ic = 0A</p><p>TRANSISTOR</p><p>CORTADO</p><p>- +</p><p>Tensão maior</p><p>que a fonte</p><p>300Vdc</p><p>++ ++</p><p>+</p><p>-</p><p>TRANSISTOR</p><p>CORTADO</p><p>figura 38</p><p>figura 39</p><p>figura 40</p><p>figura 41</p><p>17ELETRÔNICA FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>Ic - Deverá ser calculada, tomando-se como base o</p><p>resistor de seu coletor (considerando o transistor</p><p>saturado).</p><p>Ptot - Produto da tensão média sobre emissor-coletor</p><p>pela corrente circulante pelo resistor de coletor.</p><p>Características praticamente sem importância:</p><p>FTmin - Considerando que o transistor trabalhará em</p><p>uma corrente contínua, praticamente seu trabalho em</p><p>alta frequência poderá ser desconsiderado.</p><p>OBS: Em algumas fontes chaveadas, existem</p><p>transistores que comutam</p><p>da mesma forma que o</p><p>transistor chaveador, sendo considerados transistores</p><p>drivers, tendo as mesmas características dos</p><p>transistores chaveadores, com menor corrente e</p><p>potência.</p><p>Apesar de existirem vários tipos de fontes chaveadas,</p><p>como a série com controle fixo a saída, série com</p><p>controle flutuante, paralela com autotransformador;</p><p>para le la iso lada, empregando técn icas de</p><p>funcionamento relat ivamente di ferentes, as</p><p>características dos transistores chaveadores e</p><p>detectores de erro, deverão estar dentro das</p><p>especificações citadas acima.</p><p>CIRCUITO HORIZONTAL</p><p>Apesar do circuito horizontal ser um circuito de</p><p>comutação, apresenta características especiais, quanto</p><p>a geração de tensões reversas. Podemos dividir o</p><p>processamento horizontal em três áreas distintas:</p><p>oscilador, driver e saída.</p><p>OSCILADOR HORIZONTAL:</p><p>Nos dias de hoje, o oscilador horizontal de televisores</p><p>somente é encontrado dentro de Integrados sendo um</p><p>multivibrador astável que poderá ter sua frequência</p><p>modificada de acordo com a tensão introduzida no seu</p><p>controle de tempo (veja figura 43). O objetivo básico</p><p>deste oscilador é gerar uma onda “quadrada”, sendo que</p><p>os transistores desta área não apresentam</p><p>características especiais. Estes transistores possuem</p><p>baixa tensão (Vce), pouca corrente (Ic) e também pouca</p><p>dissipação de potência (Ptot). O Ganho (Hfe) deverá ser</p><p>levado em consideração, pois é um circuito que possui</p><p>pouca polarização.</p><p>DRIVER HORIZONTAL:</p><p>O transistor driver horizontal já apresenta características</p><p>um pouco mais críticas que os transistores utilizados no</p><p>circuito oscilador, pois trabalham com uma tensão de</p><p>alimentação alta (+B principal), possuindo além disto um</p><p>circuito reativo em seu coletor (veja figura 44).</p><p>Considerando que o transformador driver é capaz de</p><p>gerar uma tensão mais positiva que da alimentação, já</p><p>podemos afirmar que a tensão máxima aplicada entre</p><p>coletor e emissor deverá ser de pelo menos 50% a mais</p><p>que a tensão de +B, ou seja, caso a alimentação fosse de</p><p>100 Vdc, o transistor deveria suportar uma tensão</p><p>mínima de 150V entre coletor e emissor. Outra</p><p>característica importante é quanto à corrente circulante</p><p>máxima, que será limitada pelo primário do</p><p>transformador em condições normais de trabalho, e pelo</p><p>resistor situado acima do transformador, quando houver</p><p>inoperância do conjunto (transistor driver saturado).</p><p>A potência de dissipação total também é um dado</p><p>importante, apesar do transistor driver trabalhar</p><p>chaveando. Podemos considerar que de uma forma</p><p>geral a potência dissipada ficará abaixo de 1W.</p><p>A frequência de transição mínima também é um fator</p><p>importante para transistores drivers que trabalham com</p><p>tensões de alimentação acima de 60 Vdc. Para tensões</p><p>menores (abaixo de 50V), esta característica já não é tão</p><p>importante.</p><p>O problema da frequência de transição está relacionado</p><p>diretamente com a capacitância parasita entre coletor e</p><p>TRANSISTOR</p><p>AMPLIFICADOR</p><p>DE ERRO</p><p>Q3</p><p>300Vdc</p><p>+B</p><p>SAÍDA DO</p><p>OSCILADOR</p><p>+B</p><p>OSCILADOR</p><p>HORIZONTAL</p><p>SAÍDA</p><p>HORIZONTAL</p><p>TRANSFORMADOR</p><p>DRIVER</p><p>TRANSISTOR</p><p>DRIVER</p><p>figura 42</p><p>figura 43</p><p>figura 44</p><p>18 ELETRÔNICA</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>base, e quanto maior for a diferença de tensão entre</p><p>coletor e emissor mais influência terá:</p><p>Assim, podemos resumir as características principais de</p><p>um transistor driver por ordem de importância:</p><p>VCE - Deverá ser no mínimo 50% a mais que a</p><p>alimentação.</p><p>Ic - Deverá ser calculada baseado na saturação do</p><p>transistor e na resultante de corrente circulante pelo</p><p>resistor de coletor.</p><p>Ptot - Deverá ser calculada na inoperância do circuito, ou</p><p>seja, com o transistor driver em meia condução,</p><p>verificando a corrente circulante pelo circuito, a queda de</p><p>tensão sobre o transistor e finalmente chegando a</p><p>potência total dissipada.</p><p>FTmin - Será um fator importante quando o transistor</p><p>trabalhar com grandes tensões (acima de 60V).</p><p>SAÍDA HORIZONTAL:</p><p>É um transistor cuja substituição por outro equivalente é</p><p>crítica, pois trabalha com um circuito altamente reativo no</p><p>coletor. Para que tenhamos uma melhor ideia, vamos</p><p>observar a figura 45. Podemos ver que o circuito de saída</p><p>horizontal é formado pelo TSH (Transformador de Saída</p><p>Horizontal), cujo primário forma um circuito ressonante</p><p>na 5ª frequência harmônica do horizontal, produzindo</p><p>variações positivas no coletor do transistor que chegam a</p><p>6 vezes o valor da fonte de alimentação.</p><p>Portanto, o transistor necessitará de uma tensão de</p><p>coletor e emissor com o mínimo 7 vezes a tensão de + B</p><p>(tensão que entra no primário do TSH). Quanto à</p><p>corrente, podemos dizer que durante a saturação do</p><p>transistor, poderá chegar a cerca de 4A um pouco antes</p><p>de seu corte. Para televisores atuais, a corrente de</p><p>consumo médio fica entre 0,5 e 1A.</p><p>Como o transistor de saída horizontal é um chaveador,</p><p>poderíamos dizer que não haveria dissipação de</p><p>potência neste, mas como já foi discutido anteriormente,</p><p>durante seu corte, ocorrerá a dissipação interna de</p><p>potência, devendo o mesmo ter algum lastro de</p><p>dissipação. As especificações de potência poderão</p><p>variar muito, indo desde 10 watts até cerca de 100 watts</p><p>(transistores mais conhecidos).</p><p>Terminamos aqui estas considerações para substituição</p><p>de transistores.</p><p>+B</p><p>800Vpp</p><p>TSH</p><p>Transformador</p><p>de Saída</p><p>Horizontal</p><p>figura 45</p><p>Atenção: após a leitura e/ou estudo detalhado desta aula, parta para a feitura dos</p><p>blocos de exercícios M4-01 à M4-04. Não prossiga para a aula seguinte sem ter</p><p>certeza que seu resultado nos blocos é acima de 85%. Lembre-se que o verdadeiro</p><p>aprendizado, com retenção das informações desta aula, somente será alcançado com</p><p>todos os exercícios muito bem feitos. Portanto, tenha paciência pois será no dia-a-dia</p><p>da feitura dos blocos alcançará um excelente nível em eletrônica.</p><p>19ELETRÔNICA FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>AULA</p><p>2</p><p>FONTES NEGATIVAS E CONTROLE</p><p>PELO POTENCIAL NEGATIVO</p><p>fonte regulado com controle pelo negativo</p><p>Análises de defeitos fonte regulada (controle negativo)</p><p>fonte regulada com tensão de saída negativa</p><p>Fonte simétrica com controle de estabilização</p><p>FONTES REGULADAS ATRAVÉS DO NEGATIVO DA ALIMENTAÇÃO</p><p>No módulo 2 estudamos as fontes reguladas em que a</p><p>referência do circuito era o ponto de “terra”, sendo que lá</p><p>foi mencionado sobre as fontes com saídas com tensões</p><p>negativas. Quando falamos em ponto terra, será a</p><p>referência tanto para a tensão de entrada (Ve) como para</p><p>a tensão de saída (Vs). Com isso a tensão de saída era</p><p>obtida através de uma queda de tensão provocada pelo</p><p>transistor regulador, sempre em relação ao “terra”, como</p><p>mostra a figura 1.</p><p>O transistor regulador (TR1) pode ser tanto PNP como</p><p>NPN, sendo que o princípio de funcionamento é sempre</p><p>o mesmo; a tensão de saída será maior quanto maior for</p><p>a polarização do transistor regulador, que por sua vez</p><p>será controlado pela corrente de sua base, através do</p><p>circuito de controle; o circuito de controle é formado</p><p>geralmente por um transistor amplificador de erro, que</p><p>receberá uma amostra da tensão de saída, criando maior</p><p>ou menor polarização para o transistor regulador.</p><p>Veremos agora, outros tipos de fonte que não tem o</p><p>ponto de terra como referência comum entre a tensão de</p><p>saída (Vs) e a tensão de entrada (Ve). Apesar de partirem</p><p>do mesmo principio de fonte regulada, que é de colocar</p><p>um transistor para provocar uma queda de tensão entre a</p><p>tensão de entrada e a tensão de saída, este transistor</p><p>agora será colocado entre o negativo da tensão de</p><p>entrada e o negativo da tensão de saída, como mostra a</p><p>figura 2.</p><p>Neste circuito podemos ver que o positivo da tensão de</p><p>entrada (Ve) está ligado diretamente ao positivo da</p><p>tensão de saída (Vs), sendo o ponto de “terra”, ligado do</p><p>outro lado da carga. Assim, haverá uma corrente</p><p>circulante pela carga RL e também pelo transistor TR1,</p><p>que fará a conexão da carga ao potencial negativo. Se</p><p>imaginarmos que a carga RL e também</p><p>TR1 tenham a</p><p>mesma resistividade, teremos sobre a carga a metade da</p><p>tensão que está sobre C1, o mesmo acontecendo com a</p><p>tensão de queda sobre o transistor TR1.</p><p>Deste modo a tensão de saída terá seu valor regulado</p><p>pela polarização maior ou menor de TR1, que saturando,</p><p>levaria a referência “terra” até o potencial negativo da</p><p>fonte, que representaria a maior tensão possível sobre a</p><p>carga. Da mesma forma, com a falta de polarização de</p><p>TR1, teríamos neste a maior resistência e toda a tensão</p><p>da fonte cairia sobre ele, sendo que sobre a carga a</p><p>tensão seria muito baixa ou zero. Como o transistor é</p><p>NPN, continuará valendo para sua polarização, que a</p><p>tensão de base receba uma tensão de 0,6V mais positiva</p><p>que a tensão de emissor, ou seja, o circuito que irá</p><p>polarizar este transistor, deverá trazer uma amostra do</p><p>potencial positivo.</p><p>Para que possamos ter uma ideia completa de como o</p><p>circuito funciona em detalhes, utilizaremos a figura 3, que</p><p>mostra o circuito completo de polarização. Talvez, o</p><p>aluno prefira acompanhar o mesmo circuito, desenhado</p><p>com uma disposição diferenciada (figura 4), que talvez</p><p>facilite a outros alunos. É de fundamental importância</p><p>que o aluno entenda, que ao deparar-se com um circuito</p><p>complexo, que não consegue entender o funcionamento,</p><p>que o redesenhe, para que algumas funções não</p><p>compreendidas possam ficar mais claras.</p><p>Após a tensão de rede de 110Vac, ser retificada e filtrada,</p><p>criaremos sobre C603 uma tensão em torno de 150Vdc,</p><p>que poderá ser um pouco maior ou menor, dependendo</p><p>de como a rede elétrica se apresenta. Veja que no</p><p>esquema, não temos a carga colocada de forma</p><p>detalhada, mas que deverá existir e deverá ser de um</p><p>valor mínimo de 390 ohms, pois esse valor ficará em</p><p>série com o resistor R901 de 180 ohms, que em</p><p>funcionamento normal, terá uma queda de tensão de</p><p>35V (+115V da saída menos a tensão de entrada com</p><p>150V), que gerará uma corrente por este resistor de</p><p>TR1</p><p>REDE</p><p>D1</p><p>D3</p><p>D2</p><p>D4</p><p>C1 RL</p><p>(CARGA)</p><p>VsVe</p><p>V</p><p>TR1</p><p>REDE</p><p>D1</p><p>D3</p><p>D2</p><p>D4</p><p>C1 RL</p><p>(CARGA)</p><p>VsVe</p><p>-Vr</p><p>V</p><p>figura 1</p><p>figura 2</p><p>20 ELETRÔNICA</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>quase 0,2A e causando uma dissipação de potência de</p><p>7W reais. Logo a potência deste resistor deverá ser de</p><p>10W.</p><p>Desta forma, ignorando todo o circuito transistorizado,</p><p>teríamos uma resistência de carga com valor máximo de</p><p>390 ohms, que em série com o resistor R901, iria gerar</p><p>para a saída uma tensão em torno de 110 ou 115V.</p><p>É muito importante que o aluno note que o resistor R901,</p><p>está em paralelo com o transistor Q603, que no nosso</p><p>caso específico, funciona como o transistor TR1 da figura</p><p>anterior. É interessante afirmar, que enquanto a carga (ou</p><p>resistência de saída) for de 390 ohms, não haverá</p><p>necessidade de polarização de Q603. Mas, fica claro que</p><p>o consumo é bem maior que 0,2A, ou seja, podemos</p><p>afirmar que se o consumo chegar a ser de 1A ou próximo</p><p>a isso, o transistor deverá drenar uma corrente de 0,8A,</p><p>que somada a corrente circulante por R901 (0,2A)</p><p>completará o 1A de consumo. Também podemos afirmar</p><p>que o transistor Q603 terá uma queda de 35V e com uma</p><p>corrente de 0,8A, terá um dissipação de potência de 28W.</p><p>Após estas primeiras considerações, vamos verificar</p><p>como o circuito funciona para acionamento do transistor</p><p>Q603. Temos um divisor de tensão, formado por R608</p><p>(3,9k), RV601 (330 ohms) e R607 (62k). Como o valor de</p><p>R607 é muito maior do que os outros, haverá sobre ele a</p><p>maior queda de tensão. Supondo que a tensão de saída</p><p>seja como indicado pela figura em 115V, teremos a</p><p>mesma tensão sobre este divisor resistivo. Cabe</p><p>agora, calcular qual será a queda de tensão em</p><p>cada um dos resistores, desconsiderando o</p><p>c u r s o r d o p o t e n c i ô m e t r o . Te m o s o</p><p>potenciômetro RV601, como nossa referência e</p><p>podemos afirmar que R608 será 12 vezes maior</p><p>que ele. Por sua vez, R607 é 180 vezes maior</p><p>que RV601. Desta forma, somando as</p><p>proporções, teremos o valor de 193, que dividirá</p><p>o valor da fonte de +115V, resultando em 0,6V,</p><p>que será a tensão de queda sobre RV601. Já o</p><p>resistor R608, receberá sobre ele uma tensão de</p><p>7,15V, que somado com 0,3V (metade da queda</p><p>sobre RV601), resultará em uma tensão de</p><p>7,45V de queda sobre o cursor de RV601 até o</p><p>lado de cima de R608.</p><p>Observando agora que há um zener de 6,8V,</p><p>ligado do potencial positivo da alimentação até o emissor</p><p>do transistor Q602, haverá uma tensão de emissor de</p><p>108,2V (115V da saída menos a tensão de queda no</p><p>zener). Subtraindo 7,45V de +115V (tensão de saída da</p><p>fonte), teremos na base do transistor Q602 uma tensão</p><p>de 107,55V, ou seja, 0,65V entre base e emissor de</p><p>Q602, produzindo assim sua polarização.</p><p>Todo o processo explicado até aqui, mostra que, quando</p><p>a fonte chegar à tensão esperada de +115V, o circuito</p><p>amplificador de erro deverá ser polarizado, de forma a</p><p>não permitir que a tensão suba além disso, ou seja, fique</p><p>estabilizada nesta tensão. Isto quer dizer que o</p><p>amplificador de erro deverá produzir uma realimentação</p><p>negativa, de forma que se a tensão de saída tender a</p><p>subir, haverá maior polarização de Q602 e com isso</p><p>menor polarização para o transistor regulador Q603.</p><p>O transistor Q603, necessita de um potencial positivo em</p><p>sua base para gerar maior polarização para ele. Já, esta</p><p>polarização é gerada por Q601, que possui em seu</p><p>emissor (ligado à massa) um potencial mais positivo que</p><p>o presente em seu coletor (ligado ao potencial negativo</p><p>da fonte). Já este transistor, para ser polarizado,</p><p>necessitará em sua base de um potencial mais baixo, que</p><p>é obtido à partir dos resistores R602 e R603 (ligados ao</p><p>potencial negativo da fonte). Assim, caso o transistor</p><p>Q602 seja polarizado, ele colocará um potencial mais</p><p>positivo em seu coletor e consequentemente elevando o</p><p>C603</p><p>470 F</p><p>C604</p><p>4,7 F</p><p>C605</p><p>4,7 F C606</p><p>10 F</p><p>R602</p><p>15k</p><p>R605</p><p>39k</p><p>R604</p><p>390</p><p>R606</p><p>150k</p><p>R607</p><p>62k</p><p>R612</p><p>22k</p><p>R603</p><p>4,7k</p><p>R610</p><p>8,2</p><p>R901</p><p>180</p><p>R611</p><p>4,7</p><p>R608</p><p>3,9k</p><p>RV601</p><p>330</p><p>D602</p><p>6,8V</p><p>Q602</p><p>2SA893A</p><p>Q601</p><p>2SA893A</p><p>Q603</p><p>2SD478</p><p>C607</p><p>100pF</p><p>+115V</p><p>Q602</p><p>D602</p><p>6,8V</p><p>R606</p><p>150kW</p><p>R605</p><p>39kW</p><p>Q601</p><p>R604</p><p>390W</p><p>R602</p><p>15kW</p><p>R603</p><p>4,7kW</p><p>R607</p><p>62kW</p><p>RV601</p><p>330W</p><p>R608</p><p>3,9kW</p><p>C607</p><p>100pF</p><p>C606</p><p>10mF</p><p>C603</p><p>470mF</p><p>R610</p><p>8,2WC604</p><p>4,7mF</p><p>C605</p><p>4,7mF</p><p>115V</p><p>35V</p><p>150V</p><p>R</p><p>6</p><p>1</p><p>1</p><p>4</p><p>,7</p><p>W</p><p>Q</p><p>6</p><p>0</p><p>3</p><p>R</p><p>9</p><p>0</p><p>1</p><p>1</p><p>8</p><p>0</p><p>W</p><p>figura 3</p><p>figura 4</p><p>21ELETRÔNICA FONTES - AMPLIF. DE POTÊNCIA - VALVULAS - OPERACIONAIS - ELETRÔNICA DIGITAL</p><p>APOSTILA MÓDULO - 4</p><p>potencial na malha formada por R605, R603 e R602,</p><p>diminuindo a polarização de Q601 e consequentemente,</p><p>Q603.</p><p>Em resumo, quando a tensão de saída da fonte</p><p>(momento em que ligamos), está abaixo de +115V, o</p><p>transistor Q603 é intensamente polarizado por Q601, até</p><p>que ao atingir a tensão de +115V na saída, haja a</p><p>polarização para Q602, diminuindo ou mantendo</p><p>controlada a polarização para Q601 e Q603.</p><p>O trimpot RV601, fará um mínimo ajuste na tensão de</p><p>saída, visto que a fonte trabalhará com tensão para a</p><p>saída sempre em +115V, logo, não tendo necessidade</p><p>que RV601 tenha grande influência na variação da</p><p>tensão de saída. Se virarmos o cursor de RV601 para</p><p>cima, diminuiremos a polarização de Q602, permitindo</p><p>maior polarização para Q601 e Q603, e a tensão de</p><p>saída da fonte tenderá a aumentar.</p><p>O capacitor C607, não permitirá que nenhum ruído ou</p><p>ripple da fonte seja amplificado pelo transistor Q602, pois</p><p>com ele ligado do coletor para a base, um aumento</p><p>rápido na tensão de base irá produzir uma queda na</p><p>tensão de coletor, sendo que o capacitor obrigará a</p><p>tensão de base também a cair, evitando a amplificação</p><p>de quaisquer variações rápidas. O capacitor C604,</p><p>trabalhará como um filtro do ripple da fonte, evitando que</p><p>este chegue ao circuito de controle.</p><p>ANÁLISE DE DEFEITOS</p><p>Vamos agora passar a analisar defeitos neste tipo de</p><p>fonte de alimentação. Para isso, utilizaremos a figura 5,</p><p>que mostra uma tensão de saída de +125V, ou seja,</p><p>maior que a tensão normal que é de +115V.</p><p>Como dissemos anteriormente, a polarização para o</p>