Amplificador Transistorzado

UNIVERSIDADE DE PASSO FUNDO

FACULDADE DE ENGENHRIA E ARQUITETURA

CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA

PROJETO AMPLIFICADOR

Disciplina: Laboratório Eletrônica II.

Professor: Amauru Fagundes Balotin.

Acadêmicos: Geverson de Moura de Oliveira – 125097

Jefferson Wilney Lusa

Passo Fundo, 28 de Junho de 2013.

INTRODUÇÃO

O amplificador de áudio a ser projetado constitui-se de estágios de pré-amplificação, amplificação intermediária e um estagio de saída push-pull com realimentação que alimentara um auto-falante de “8Ω”, assim o amplificador será do tipo classe AB. O estagio de pré-amplificação é constituído de transistor de efeito de campo (FET), pois esse transistor possui alta impedância de entrada, garantindo assim uma proteção extra para a saída do MP3. O acoplamento entre os estágios é feito através de capacitores, denominados acoplamentos AC.

Os capacitores de acoplamento tem como função bloquear a componente DC do sinal do estagio precedente, permitindo apenas a passagem da componente alternada. Deste modo, o nível DC do sinal não interfere na polarização do estagio seguinte

PROCEDIMENTOS

1. Conectamos à saída do celular um plugue P2, e com o auxilio de um osciloscópio fizemos a seguinte medição:

Vcelular = Vin = 100mVPP (em seu volume maximo)

Em seguida montamos um estagio push-pull já projetado em aulas anteriores, onde ligamos um gerador de sinal em sua entrada e em sua saída conectamos um auto-falante para obtermos a tensão de saída para o auto-falante sem que esse distorça o sinal da entrada, onde obtemos o seguinte valor no osciloscópio:

Vauto-falante = Vout = 5.5Vpp

Dessa forma iniciaremos nosso projeto conhecendo assim qual será o nosso ganho desejado para este amplificador, ou seja, nosso Av total:

Av = Vout / Vin = 5.5 / 0.1 = 55

2. Para o projeto convencionamos iniciá-lo pelo estagio de Push-Pull, onde adotamos os seguintes componentes para este estagio:

Um transistor de potencia TIP142 (NPN), com HFE: 1000 @ IC: 5, VBE: 5V.

Um transistor de potencia TIP147 (PNP), com HFE: 1000 @ IC: 5, VBE: 5V.

Dois diodos 1N4148, que possuem uma queda de tensão de 1V cada e corrente de condução direta de 1,5mA.

Um potenciômetro do tipo trimpot.

A estrutura deste estagio é a seguinte:

R1= 6V/1.5mA=4.33KΩ

trimpot=10V/1.5mA=6.66KΩ

Assim, adotaram-se valores comerciais para o trimpot e R1: trimpot = 10k; R1 = 4k7.

Fazendo a análise AC do estagio Push-Pull veremos que este possui um ganho próximo a 1.

O segundo estagio ou intermediário, possui a configuração emissor comum, e é o que possui o maior ganho de todos, projetado com o transistor BJT 2N2222(NPN), e possui a seguinte estrutura:

Pela folha de dados do 2N2222: IE = IC = 10mA

Pelos critérios de projeto:

Para máxima excursão de sinal:

VCE=VCC/2=15/2=7.5V

VE=VCC/10=15/10=1.5V

RE=1.5V/10mA=150Ω

Malha #1:

-Vc + 7.5 + 1.5 = 0  Vc = 9V

RC=(15-9)/10m= 600Ω

Calculo de re:

re=26mV/10mA=2.6Ω

Calculo do ganho de tensão mínimo:

Av min=(-RC⋰⋰Zi1)/(re+RE)=(-600⋰⋰4.74k)/(2.6+150)= -3.5

Quando RE0, o ganho de tensão é o Maximo:

Av max=(-RC⋰⋰Zi1)/re=(-600⋰⋰4.74k)/2.6= -205

β*RE≫10*R4

R4≪ 150/10*RE

Supondo RE = 150Ω

R4≪15*150=2.2kΩ

Malha #2:

VB=RE*IE+0.7=2.2v

VB=((R4*15))/(R4+R3)

2.2= (2.2K*15)/((2.2K+R3))

R3=12.8KΩ

Adota-se o valor comercial de R3 = 15kΩ

Zi2=R2⋰⋰R3⋰⋰β*(RE+re)=15K⋰⋰2.2K⋰⋰150*(2.6+150)=1.77kΩ

O primeiro estagio, é um emissor comum com um FET (alta impedância de entrada), cujo transistor é um BF245C, com as seguintes especificações:

Idss = 20mA

Vp = -5V

Id = 5mA

VDS = 7.5V (para máxima excursão do sina)

Adotando RG = 1MΩ.

ID=Idss(1-VGS/VP)^2

5m=20m(1+VGS/5)^2

VGS1 = -2.5V  adota-se este valor, porque esta dentro do limite de VP.

VGS2 = -7.5V

gm=(-2*Idss)/VP (1-VGS/VP)^2

gm=(-2*20m)/(-5) (1-2.5/5)^2=4mS

VGS=RS*ID