Eletrônica 1 UFPE - prof Manoel - AULA 12. Amplificador push pull

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Eletrônica 
(Amplificador Push-Pull) 
Prof. Manoel Eusebio de Lima 
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Amplificador classe B 
•  Este tipo de configuração permite mais ganho do que um 
transistor poderia fornecer sozinho. Este amplificador "push-
pull“ (seguidor de emissor push-pull) é usado onde a saída de 
alta potência e fidelidade são necessárias: estágios da saída do 
receptor, moduladores AM, etc. 
•  Em geral possuem alta impedância de entrada, baixa 
impedância de saída e alta eficiência. 
•  Uma vantagem deste tipo de montagem é que “nenhuma 
potência” é dissipada nos transistores de saída quando não 
existe sinal sendo aplicado a entrada. (Amplificadores classe A 
requerem corrente considerável para polarização) 
•  Estes amplificadores, denominados classe B, permitem que a 
corrente do coletor flua apenas por 180o do ciclo ca em cada 
transistor. 
Amplificador classe B 
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Analogia: 
Um bomba ligada a fonte e outra ao sumidouro 
1. Quando uma bomba é acionada a outra é desativada 
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Transistor off até Vin > +0,7 
VBE 
Transistor off até Vin < - 0,7 
VBE 
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Os transistores são 
apenas adequada- 
mente polarizados 
nas áreas em azul. 
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Circuito Push-Pull 
•  Quando um transistor opera na classe B, ele ceifa um 
semi-ciclo. Para evitar distorções no sinal de entrada 
dois transistores são usados em uma configuração 
push-pull. Isto quer dizer que um transistor conduz em 
um semi-ciclo e o outro no outro semi-ciclo. 
•  Um problema neste tipo de circuito é a distorção do 
sinal de saída para entradas próximas de 0V. A fim de 
se evitar este problema (cross distortion), ambos os 
transistores deveriam estar “ligeiramente 
polarizados”, o que pode ser conseguido incluindo-se 
diodos (0,7V) ou resistores para uma prévia 
polarização. 
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Push-Pull – Análise CC 
Na polarização ICQ ≈ 0 
ICQ 
Como os diodos são 
iguais, a tensão nos 
diodos dos 
emissores são iguais 
VCE = VCC/2 
VCE = VCC/2 
Polarizar ambos os 
transistores no corte, 
garantindo uma tensão 
entre base e emissor 
dos transistores entre 
0,6 e 0,7V. Isto pode 
ser garantido com a 
inclusão dos dois 
diodos. 
Polarizar por diodo também evita a 
deriva térmica, garantindo a 
polarização sem problemas dos 
transistores. O uso de resistores pode 
afetar o ponto de operação com a 
mudança de temperatura. 
•  Polarização do circuito 
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Amplificador Push-pull-circuito típico 
Polarização dos transistores no 
corte 
Seguidor de emissor npn 
Seguidor de emissor pnp 
Capacitor de desacoplamento Capacitor de desacoplamento 
 A tensão entre diodos é 2VBE, 
assim como a tensão no capacitor 
(ponto Q) 
Resistência R 
1)  Fornece corrente de base a Q1 e de polarização a D1 
2)  Fornece corrente de base a Q2 e de polarização a D2 
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Curva de carga (ponto Q) 
•  Como não existe resistor para controlar a corrente nos 
coletores e emissores dos transistores, a corrente de carga é 
infinita (teoria), no comportamenteo DC. Isto que dizer que a 
reta de carga é vertical. 
(VCC/2RL) 
/2 Corrente máxima no 
coletor do transistor(ca) 
Ica(máxima) 
Vcc/2 
 Polarização 
classe B 
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Professor: Jairo Bertini 
iCQ 
/2 
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Polarização do amplificador 
Análise DC 
2VBE 
IC=(VCC-2VBE)/2R 
Id= IC 
2VBE 
A corrente do coletor iguala-se a corrente do diodo. 
Id ≅ IC, com Ib ≅	
 0	
 mA 
Como as curvas 
características dos 
diodos são iguais as 
curvas VBE dos 
transitores, a corrente 
dos diodos é 
aproximadamente igual 
a corrente do coletor 
no ponto Q. 
Considere na 
polarização que Ib <<Id . 
≅1,4 V 
Id Ic 
A corrente de polarização 
é bem pequena(ver curva de 
carga 1 a 2 mA), daí pouca 
potência na polarização 
I 
≡ 
Id=Ic 
IC=IE 
Id 
Ib 
Ib 
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Análise CA 
•  Quando Q1 conduz, Q2 corta e a tensão de saída é 
 positiva. O capaciotr CL é carregado para 0.5 VCC. 
 Ic(max) = I0(max) = (Vcc/2)/RL 
 e a corrente de base é dada por: 
 IB(max) = IC(max)/β 
VBEQ1 
Vo(max) 
IB(max) 
•  A resistência Rmax para garantir a corrente máxima 
 na base pode ser dada aproximadamente por: 
 Rmax = [VCC - (0.5VCC+VBEQ1+Vo(max))]/IB(max) 
Ic(max) 
(max) 
Ic(max) 
Quando Q1 conduz, Q2 está em corte. A tensão de 
saída é positiva e o capacitor CLé carregado para 
0.5 Vcc. 
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Circuito equivalente 
(modelo CA) 
r’e 
Zin = R||R||(β+1)RL 
Considerando R >> r’e 
r’e 
r’e 
ie = ic+ib =β ib+ib = ib (β+1) 
Zin(base) ≅ Vin /ib = ie(RL+r’e)/ ib =(β+1)ib(RL+r’e)/ ib =(β+1)(RL+r’e) 
Considerando que RL >> r’e , Zin(base) = (β+1)RL 
ie 
ic 
Ganho de tensão = Vo/Vin = ie.R L/ie(RL+r’e) = R L/(RL+r’e). 
Se R L >> r’e , Vo/Vin = R L/RL ,ou seja, 
o ganho de tensão (Vin ≅ Vout) é aproximadamente igual a 1. 
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Eficiência 
•  Potência média máxima teórica de “saída” pode ser 
dada por: 
 P(max) = (I2(max).RL)/2=((Vcc2/(22RL2)). RL)/2= Vcc2/8RL 
 Considerando que a dissipação de potência sobre o 
circuito de polarização é nula. (Ic bem pequena) (DC) 
 Observe que: 
1.  o transistor npn é ON (Q1)durante o ciclo positivo 
da tensão de saída, carregando capacitor. 
2.  Durante o ciclo negativo da tensão de saída, o 
transistor pnp (Q2) está ON e o capacitor C o 
alimenta.“A potência alimentada pela fonte 
durante o meio-ciclo negativo é zero” 
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Eficiência 
•  Assim, a potência média máxima (potência de 
“entrada”) fornecida aos transistores pela fonte é 
dada, considerando apenas meio ciclo, por: 
Pavg(max) = Imax.VCC/π = V2cc/2πRL 
A eficiência máxima obtida pode ser dada por: 
η = P(max) /Pavg(max) = π/4=0.7854 ou 78,54% 
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Amplificadr Push-pull 
•  Projetar um amplificador Push-Pull conforme figura 
abaixo de 2W de potência para um speaker de 8Ω 
sobre a freqüência de 20 a 20KHz. A fonte de 
alimentação DC é de 24V. Os transistores npn e pnp 
possuem β=100 e VBE=0,7V. 
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Cálculo 
1.  Valor efetivo (rms) da corrente no speaker: 
 Io(rms)= (2/8)1/2 = 0,53A 
2. Corrente de pico no speaker 
 Io(max) = 21/2*0,53 = 0.758 A 
3. Tensão de pico 
 Vo(max)= Io(rms)*RL= 6.064V 
4. Cálculo de IB(max) 
 IB(max)= Io(max) /(β+1) (corrente no emissor) 
 IB(max)= Io(max) /(β+1) = 7.505 mA 
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Polarização 
5. Cálculo de R (resistência de polarização): 
 R = [VCC - (0.5VCC+VBEQ1+Vo(max))]/IB(max) 
 R = [12-0.7-6.064]V/7.505 mA = 697.67 Ω 
 R≈680 Ω 
6. Corrente de polarização (corrente nos diodos) 
 ID = (24-0.7-0.7)/2*680 = 16.618 mA 
7. Corrente média no coletor: 
 IC(avg)= I0(max)/π = 0.758/π = 241.128mA 
8. Corrente da fonte 
 IS = ID + IC(avg) = 16.618 + 241.128 = 257.746 mA 
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•  Potência da fonte 
PS = (24V)*(257.746mA)= 6.186 W 
•  Capacitor (RL = carga do speaker = 8Ω) 
CL = 1/2πfcRL= 1/2π*20*8 = 994.7 µF 
Consideremos CL = 1000 µF 
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Circuito equivalente 
Rin = R||R||(β+1)RL 
Rin = R||R||(β+1)RL = 680||680||(8*101) = 239.3Ω 
Vin(max) = Vo(max)=6.064V 
Iin(max) = Vin(max)/Rin=6.064/239.3=25.341 mA 
Ganho em corrente = AI = Io(max)/Iin(max)=758mA/25.341mA = 29.9 
Ganho em potência = 29.9 
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Linha de carga ac em Q1 
Q1 conduz durante ciclo 
positivo do sinal de entrada