C.E.A.D.C.E.A.D. 19.19.11
CIRCUITI ELETTRONICI CIRCUITI ELETTRONICI ANALOGICI E DIGITALIANALOGICI E DIGITALI
LEZIONE N° 19 (2 ore)LEZIONE N° 19 (2 ore)• Amplificatori per grandi segnaliAmplificatori per grandi segnali• Rendimento e EfficienzaRendimento e Efficienza• Amplificatori in classe AAmplificatori in classe A• Accoppiamento capacitivoAccoppiamento capacitivo
C.E.A.D.C.E.A.D. 19.19.22
RichiamiRichiami
• Amplificatore CEAmplificatore CE
• DistorsioniDistorsioni
• PotenzaPotenza
C.E.A.D.C.E.A.D. 19.19.33
Amplificatore C-EAmplificatore C-E
• Schema di principio DistorsioniSchema di principio Distorsioni•
+
--VS
VBB
RB
CA
VCC
RL
Q
VU
+
--
VCE
IC
VCC
VCC/RL
IM
I0
Im
Vm V0 VM
C.E.A.D.C.E.A.D. 19.19.44
DistorsioniDistorsioni
• Distorsioni di 2Distorsioni di 2aa armonica armonica
tBtBBII
tIg
tIgIg
II
tIgtIgII
tIi
igigi
CC
bmbm
bmCC
bmbmCC
bmb
bbc
2coscos
2cos2
cos2
coscos
cos
2100
22
1
22
0
22210
221
C.E.A.D.C.E.A.D. 19.19.55
Determinazione per via graficaDeterminazione per via grafica
• Dalle caratteristiche:Dalle caratteristiche:
4
22
2/
0
02
1
2
210
200
210
CmMO
mM
O
OCm
OCC
OCM
IIIBB
IIB
BB
tBBBII
tBBII
tBBBII
VCE
I
VCC
VCC/RL
IM
I0
Im
Vm V0 VM
C.E.A.D.C.E.A.D. 19.19.66
DistorsioniDistorsioni
• Per la 2Per la 2aa armonica si ha: armonica si ha:• Per ordini superiori si ha:Per ordini superiori si ha: 1
22 B
BD
223
22
12
122
322
223
22
21
21
1
11
3
1
22
....
1
....12
....
2
......,,3,
n
U
nL
nU
L
nn
DDDD
PDP
PDDDR
BBBBP
RB
P
B
BD
B
BD
B
BD
C.E.A.D.C.E.A.D. 19.19.77
OsservazioneOsservazione
• La potenza d’uscita non è fortemente La potenza d’uscita non è fortemente influenzata da eventuali distorsioniinfluenzata da eventuali distorsioni
• EsempioEsempio
– per una distorsione totale del 10% (valore per una distorsione totale del 10% (valore molto elevato) si ha solo un aumento dell’ molto elevato) si ha solo un aumento dell’ 1% della potenza d’uscita1% della potenza d’uscita
C.E.A.D.C.E.A.D. 19.19.88
Bilancio energeticoBilancio energetico
• Potenza erogataPotenza erogata
• Potenza sul caricoPotenza sul carico
0
2
2
0
2
2
cos11
IVdttIIVT
dtiVT
P CC
T
TMCC
T
TCCCE
10000
2
2
00
2
2
2
coscos11
PPIV
IVIV
dttIItVVVT
dtiVT
P
MMCC
T
TMMCC
T
TCRL
VCE
I
VCC
VCC/RL
IMI0
Im
Vm V0 VM
C.E.A.D.C.E.A.D. 19.19.99
Scelta del punto di riposoScelta del punto di riposo
• Potenza dissipata dall’elemento attivoPotenza dissipata dall’elemento attivo
• Vaolori limiteVaolori limite• per transistore perfettamente lineare per transistore perfettamente lineare
• VVCESATCESAT = 0 = 0
200MM
LED
IVIVPPP
L
CCM
CCM
L
CCCC
R
VII
VVV
R
VI
VV
2,
2
2,
2
00
00
VCE
IC
VCC
VCC/RL
IMI0
Im
Vm V0 VM
C.E.A.D.C.E.A.D. 19.19.1010
PotenzePotenze
• Le potenze in gioco risultano Le potenze in gioco risultano
L
CC
L
CC
L
CCMMLED
L
CC
L
CC
L
CC
L
CCMMCCL
L
CCCCE
R
V
R
V
R
VIVIVPPP
R
V
R
V
R
V
R
VIVIVIVP
R
VIVP
8842
8
3
8422
2
222
00
2222
000
2
0
L
CCM
CCM
L
CCCC
R
VII
VVV
R
VI
VV
2,
2
2,
2
00
00
C.E.A.D.C.E.A.D. 19.19.1111
RendimentoRendimento
• Il massimo rendimento si ha quando la Il massimo rendimento si ha quando la potenza utile, di prima armonica è potenza utile, di prima armonica è massimamassima
%25
2
822
2
max0
1
L
CC
L
CC
CC
MM
E
RV
RV
IV
IV
P
P
C.E.A.D.C.E.A.D. 19.19.1212
EfficienzaEfficienza
• Rapporto fra potenza utile e potenza che deve dissipare Rapporto fra potenza utile e potenza che deve dissipare l’elemento attivol’elemento attivo
• La max potenza utile si ha per la max dinamicaLa max potenza utile si ha per la max dinamica• La max potenza dissipata dal BJT si ha per segnale nulloLa max potenza dissipata dal BJT si ha per segnale nullo
5.0
4
82
max
max1
2
00minmax
200
max1
D
L
CCLED
L
CC
P
PF
R
VIVPPP
R
VIVP
C.E.A.D.C.E.A.D. 19.19.1313
OsservazioniOsservazioni
• Il carico è accoppiato direttamente sul Il carico è accoppiato direttamente sul collettorecollettore
• Il carico è percorso dalla continuaIl carico è percorso dalla continua• Si può usare l’accoppiamento capacitivoSi può usare l’accoppiamento capacitivo
+--VS
VBB
RB
CA
VCC
RC
Q
VU
+
--
CU
RL
V0 Vcc
I0
C.E.A.D.C.E.A.D. 19.19.1414
Massima dinamicaMassima dinamica
• Il punto di riposo deve essere al centro Il punto di riposo deve essere al centro della retta di carico dinamicadella retta di carico dinamica
• Ipotesi RIpotesi RCC = R = RLL
%66.169
1
3
2
320
3
22
3
2
2
1
2
00
0000
L
CC
L
CCE
CCC
C
CC
CC
CLCCCC
R
VP
R
VP
VRIV
R
VI
IRIR
RIRRIRV
V0 Vcc
I0
C.E.A.D.C.E.A.D. 19.19.1515
Aumento del rendimentoAumento del rendimento
• Aumentare RAumentare RC, C, senza aumentare la senza aumentare la caduta staticacaduta statica– Polarizzazione mediante specchio di Polarizzazione mediante specchio di
correntecorrente
• Accoppiamento in continuaAccoppiamento in continua– Eliminazione di Ca e CuEliminazione di Ca e Cu
• Doppia alimentazioneDoppia alimentazione– per avere massima dinamicaper avere massima dinamica
• Uso dell’inseguitore di emettitoreUso dell’inseguitore di emettitore– ottimo amplificatoreottimo amplificatore didi correntecorrente
C.E.A.D.C.E.A.D. 19.19.1616
SchemaSchema
•
+
--VS
-VCC
R1
VCC
RL
Q1
VU
+
--Q2
RS
D1
C.E.A.D.C.E.A.D. 19.19.1717
Caratteristica di trasferimentoCaratteristica di trasferimento
VU
VS0.7
VCC-VCESAT
-VCC+VCESAT
+--VS
-VCC
R1
VCC
RL
Q1
VU
+
--Q2
RS
D1
C.E.A.D.C.E.A.D. 19.19.1818
Specchio di correnteSpecchio di corrente
• Trascurando VTrascurando VCESATCESAT
%25
2
2
1
01
0
011
E
CCU
CCE
L
CCDR
P
P
IVPP
IVP
R
VIII
C.E.A.D.C.E.A.D. 19.19.1919
Accoppiamento a trasformatoreAccoppiamento a trasformatore
• Schema di principioSchema di principio
+
--VS
VBB
RB
CA
VCC
RL
Q
VCE
IC
VCC
VCC/RL
IM
I0
Im
Vm V0 VM
C.E.A.D.C.E.A.D. 19.19.2020
RendimentoRendimento
• Il punto di riposo è scelto in modo da Il punto di riposo è scelto in modo da avere la max dinamica avere la max dinamica
%50
2
1
01
0
00
E
CCU
CCE
C
CCCC
P
P
IVPP
IVP
R
VIVV
C.E.A.D.C.E.A.D. 19.19.2121
Fenomeno di raddrizzamentoFenomeno di raddrizzamento
+
--VS
VBB
RB
CA
VCC
RL
Q
RE
CEVCE
IC
VCC
B0RE
C.E.A.D.C.E.A.D. 19.19.2222
OsservazioniOsservazioni
• L’eventuale presenza di componente L’eventuale presenza di componente continua dovuta alla non linearità viene continua dovuta alla non linearità viene rivelata su Crivelata su CEE
• La caduta risultaLa caduta risulta
• Il punto di riposo risulta spostato e quindi Il punto di riposo risulta spostato e quindi non è più garantita la max dinamicanon è più garantita la max dinamica
• Lo spostamento è proporzionale al segnaleLo spostamento è proporzionale al segnale
0BRV ECE
C.E.A.D.C.E.A.D. 19.19.2323
ConclusioniConclusioni
• Amplificatori per grandi segnaliAmplificatori per grandi segnali• Rendimento e EfficienzaRendimento e Efficienza• Amplificatori in classe AAmplificatori in classe A• Accoppiamento capacitivoAccoppiamento capacitivo• Accoppiamento induttivoAccoppiamento induttivo• Fenomeno di raddrizzamentoFenomeno di raddrizzamento
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