Transistor BJT em AC: Parâmetros de Projeto do Amplificador (3)

Boa tarde, pessoal.

Vou usar essa série de posts para relatar o projeto do amplificador final do nosso curso. Espero que fique tudo bem explicado. Mas, em caso de necessidade, me perguntem.

Nesse post, vou definir os parâmetros do amplificador, deixando claro o motivo por algumas escolhas de projeto.

1) Multiestágio

Multiestágio nada mais é do que mais de um amplificador conectados um depois do outro. Por que vou fazer isso? Vimos que para amplificar o sinal do celular (Vpp = 0,5 V) para nossa tensão de alimentação (12 V) seria legal alcançarmos um ganho de 25. Porém, fazer um único estágio classe A com ganho 25 e que, ainda por cima, atenda todos os outros requisitos (baixa impedância de saída, alta impedância de entrada, etc...) seria muito difícil. Qual a solução? Quebramos nosso amplificador em mais de um. Dessa forma, o primeiro estágio (primeiro amplificador) pode cuidar de apenas alguns parâmetros do projeto, enquanto o segundo estágio (segundo amplificador) cuida de outros parâmetros. Pela minha experiência, acredito que dois estágios (classe A, mais um terceiro estágio de saída classe B) serão suficientes para atender a todos os nossos requisitos (que vou explicar mais para frente).

2) Impedância de entrada alta e fixa

No nosso projeto, havia um divisor de tensão na entrada (onde conectamos o celular) para ajustarmos o volume do som, composto de um resistor de 100 Ohms e um potenciômetro de 1 kOhm para o GND. Isso faz com que a impedância de entrada mude conforme o volume e causa um comportamento curioso: no mudo (volume mínimo), temos a menor impedância de entrada. Ou seja, quanto menor o volume, mais gastamos a bateria do celular. É claro que nossa impedância de entrada mínima, que era de 100 Ohms, não era tão baixa assim. Afinal, a maioria dos fones de ouvido tem 32 Ohms de impedância. Porém, visto que podemos controlar esse parâmetro, por que não fazê-lo mais alto para economizar a bateria do celular? Então é isso que vamos buscar. Vamos nos esforçar para que a impedância de entrada seja de, pelo menos, 1 kOhm.

3) Ganho total de 25

O ganho total do amplificador deverá ser de 25 vezes, para aproveitarmos ao máximo a nossa tensão de alimentação de 12 V. Porém, como usaremos dois estágios, cada um precisa amplificar apenas 5 vezes, já que 5 x 5 = 25. Além disso, um dos estágio deverá ter seu ganho variável, para que possamos ajustar o volume sem mexer na impedância de entrada (como fazíamos anteriormente).

4) Largura de banda para toda a faixa audível (20 Hz até 20 kHz)

Como não queremos perder o batidão, precisamos que o nosso amplificador seja capaz de amplificar sinais de frequência igual a 20 Hz, que é a menor frequência do espectro audível. Outra informação necessário para conseguir projetar esse parâmetro é a carga esperada de saída. Projetaremos esperando uma carga de 2 Ohms, que pode ser composta por 4 auto-falantes de 8 Ohms em paralelo, por exemplo.

5) Potência de saída de 50 W (para carga de 2 Ohms)

Queremos uma potência de saída de, pelo menos, 50 W para uma carga de 2 Ohms. Todo o sistema deve suportar essa potência continuamente sem apresentar problemas.

6) Temperatura de operação até 50 °C

Queremos que nosso amplificador suporte trabalhar em uma temperatura ambiente de 50 °C em potência máxima sem apresentar nenhum tipo de falha ou perda de desempenho.

Pois bem, para esse post era isso. Vou começar a rabiscar o circuito. Se eu lembrar de mais algum parâmetro, vou atualizar esse post. Abraço.