Dispositivos Eletronicos-TEORIA DE CIRCUITOS (70)

Prévia do material em texto

Amplificadores de potência
Amplificadores
de potência
objetivos 
• Compreender as diferenças entre os amplificadores de classes A, AB e C.
• Compreender as causas da distorção em amplificadores.
• Comparar a eficiência de várias classes de amplificador.
• Aprender a calcular a potência para várias classes de amplificador.
121212
12.1 introdução — dEfiniçÕEs 
E tipos dE AmplifiCAdorEs
Um amplificador recebe um sinal de um transdu-
tor ou de outra fonte de entrada e fornece uma versão 
maior desse sinal para um dispositivo de saída ou para 
outro estágio amplificador. Um sinal de um transdutor 
na entrada costuma ser pequeno (alguns milivolts de um 
cassete ou CD, ou alguns microvolts de uma antena) e 
precisa ser suficientemente amplificado para acionar 
um dispositivo de saída (alto-falante ou qualquer outro 
dispositivo de potência). Em amplificadores de pequenos 
sinais, geralmente os fatores principais são a linearidade 
na amplificação e a magnitude do ganho. Uma vez que os 
sinais de tensão e a corrente são pequenos em um ampli-
ficador de pequenos sinais, a capacidade de fornecimento 
de potência e a eficiência têm pouca importância. Um 
amplificador de tensão fornece amplificação de tensão 
principalmente para aumentar a tensão do sinal de entra-
da. Por outro lado, amplificadores de grandes sinais ou 
de potência fornecem sobretudo potência suficiente para 
uma carga de saída para acionar um alto-falante ou outro 
dispositivo de potência, normalmente na faixa de alguns 
watts a dezenas de watts. Neste capítulo, nós nos con-
centraremos nos circuitos amplificadores utilizados para 
operar com grandes sinais de tensão e níveis de corrente 
moderados ou altos. As principais características de um 
amplificador de grandes sinais são a eficiência de potên-
cia do circuito, a máxima quantidade de potência que o 
circuito é capaz de fornecer e o casamento de impedância 
com o dispositivo de saída.
Um método utilizado para classificar amplificadores 
é por sua classe. Basicamente, as classes de amplifica-
dores indicam quanto o sinal de saída varia em um ciclo 
de operação para um ciclo completo do sinal de entrada. 
Uma breve descrição das classes de amplificadores é dada 
a seguir.
Classe A: O sinal de saída varia por um ciclo completo 
de 360° do sinal de entrada. A Figura 12.1(a) mostra que, 
para isso, é necessário que o ponto Q seja polarizado em 
um valor que permita que pelo menos metade do sinal 
de saída varie para cima e para baixo sem atingir uma 
tensão suficientemente alta para ser limitada pelo valor 
da tensão de alimentação ou desça a um ponto suficien-
temente baixo para atingir o valor inferior da fonte, ou 0 V 
nessa descrição.
Classe B: Um circuito classe B fornece um sinal de saída 
que varia durante metade do ciclo da entrada, ou para 180° 
do sinal, como mostra a Figura 12.1(b). Portanto, o ponto 
de polarização CC está em 0 V, e a saída varia, então, a 
partir desse ponto, durante meio ciclo. Obviamente, a saída 
não é uma reprodução fiel da entrada se apenas meio ciclo 
estiver presente. São necessárias duas operações classe 
B — uma para fornecer saída durante o semiciclo positi-
vo e outra para operar no semiciclo negativo de saída. A 
combinação dos semiciclos fornece, então, uma saída para 
os 360° completos de operação. Esse tipo de conexão é 
Boylestad_2012_cap12.indd 566 3/11/13 6:08 PM
 
Valor da tensão 
de alimentação
Valor de 
polarização 
CC para 
classe B
Variação do sinal 
de saída para um 
ciclo de 180°
Valor de polarização 
CC para classe A
Variação do sinal de 
saída para um ciclo 
completo de 360°
Figura 12.1 Classes de operação de amplificadores.
conhecido como operação push-pull, a qual será discutida 
mais adiante neste capítulo. Observe que a operação classe 
B, por si só, gera um sinal de saída muito distorcido, pois 
o sinal de entrada é reproduzido na saída somente para 
180° da oscilação do sinal de saída.
Classe AB: Um amplificador pode ser polarizado em um 
valor CC acima do valor correspondente à corrente zero 
de base do classe B e acima da metade do valor da fonte 
de alimentação do classe A; essa condição de polarização 
é empregada em amplificadores classe AB. A operação 
classe AB requer ainda uma conexão push-pull para atingir 
um ciclo de saída completo, porém o valor de polarização 
CC geralmente está mais próximo do valor zero de corren-
te de base para aumentar a eficiência em potência, como 
será descrito mais adiante. Para a operação classe AB, a 
excursão do sinal de saída ocorre entre 180° e 360°, e não 
é uma operação classe A nem classe B.
Classe C: A saída de um amplificador classe C é pola-
rizada para uma operação em menos de 180° do ciclo e 
opera apenas com um circuito sintonizado (ressonante), 
o qual fornece um ciclo completo de operação para a 
frequência sintonizada ou ressonante. Portanto, essa 
classe de operação é utilizada em amplificações espe-
ciais de circuitos sintonizados, como as de rádio ou as 
de comunicações.
Classe D: Essa classe de operação é uma forma de am-
plificação que utiliza sinais pulsados (digitais), que per-
manecem “ligados” por um curto intervalo de tempo e 
“desligados” durante um longo intervalo. A utilização de 
técnicas digitais possibilita a obtenção de um sinal que 
varia sobre um ciclo completo (utilizando circuitos de 
amostragem e retenção) para recriar a saída a partir de 
vários trechos do sinal de entrada. A principal vantagem 
da operação classe D é que o amplificador está ligado 
(utilizando potência) apenas durante curtos intervalos, e 
a eficiência global pode, na prática, ser muito alta, como 
descrito a seguir.
Eficiência do amplificador
A eficiência em potência de um amplificador, defi-
nida como a razão entre a potência de saída e a potência de 
entrada, melhora (aumenta) partindo da classe A até a clas-
se D. Em termos gerais, verificamos que o amplificador 
classe A, com polarização CC na metade do valor da tensão 
de alimentação, utiliza muita potência para manter a po-
larização, mesmo sem nenhum sinal de entrada aplicado. 
O resultado é uma baixa eficiência, principalmente com 
sinais pequenos de entrada, quando muito pouca potên-
cia CA é liberada para a carga. Na verdade, a eficiência 
máxima de um circuito classe A, que ocorre na situa-
ção de maior oscilação de tensão e corrente na saída, é 
de somente 25% para uma conexão de carga direta ou 
realimentada em série, e 50% para uma conexão com 
transformador para a carga. É possível mostrar que a 
operação classe B, sem polarização CC para o caso de 
ausência de sinal de entrada, apresenta uma eficiência 
máxima que chega a 78,5%. A operação classe D pode 
obter uma eficiência em potência maior do que 90% e 
apresenta a operação mais eficiente de todas as classes de 
operação. Como a classe AB situa-se entre a classe A e a 
classe B em termos de polarização, ela também apresenta 
eficiência entre as eficiências dessas classes — entre 25% 
(ou 50%) e 78,5%. A Tabela 12.1 resume a operação das 
várias classes de amplificador. Essa tabela fornece uma 
comparação relativa do ciclo de operação de saída e 
eficiência em potência para os vários tipos de classe. Na 
operação classe B, obtemos uma conexão push-pull ao 
utilizarmos um acoplamento por transformador ou uma 
operação complementar (ou quase complementar) com 
transistores npn e pnp para proporcionar operação nos 
Capítulo 12 Amplificadores de potência 567
Boylestad_2012_cap12.indd 567 3/11/13 6:08 PM
ciclos de polaridades opostas. Embora uma operação com 
transformador possa fornecer sinais com ciclos opostos, 
o transformador em si ocupa um espaço grande demais 
em muitas aplicações. Um circuito sem transformador 
que utilize transistores complementares proporciona a 
mesma operação em um volume muito menor. Circuitos 
e exemplos serão fornecidos mais adiante neste capítulo.
12.2 AmplifiCAdor ClAssE A 
Com AlimEntAção-sériE
O circuito simples de polarização fixa que é mostra-
do na Figura 12.2 pode ser utilizado paradiscutirmos as 
principais características de um amplificador classe A com 
alimentação-série. A única diferença entre esse circuito e a 
versão para pequenos sinais analisada anteriormente é que 
os sinais tratados pelo circuito para grandes sinais estão 
na faixa de volts, e o transistor utilizado é um transistor de 
potência que pode operar em uma faixa de poucos watts 
até algumas dezenas de watts. Como será mostrado nesta 
seção, esse circuito não é o melhor para ser utilizado como 
amplificador de grandes sinais por causa de sua baixa efi-
ciência em potência. O beta de um transistor de potência 
normalmente é menor do que 100, e o circuito amplificador 
total, utilizando transistores de potência, é capaz de operar 
em grandes potências ou correntes, enquanto não fornece 
um ganho de tensão muito elevado.
operação com polarização CC
A polarização CC estabelecida por VCC e RB fixa a 
corrente de polarização da base em
 
IB =
VCC - 0,7 V
RB
 
 
(12.1)
sendo a corrente do coletor
 IC = βIB (12.2)
e a tensão coletor-emissor de
 VCE = VCC – ICRC (12.3)
Para perceber a importância da polarização CC na 
operação do amplificador de potência, considere as curvas 
características de coletor mostradas na Figura 12.3. Uma 
reta de carga CC é desenhada utilizando-se os valores de 
VCC e RC. A interseção do valor de IB de polarização com 
a reta de carga CC determina o ponto de operação (ponto 
Q) para o circuito. Os valores de ponto quiescente são 
aqueles calculados pelas equações 12.1 a 12.3. Se a cor-
rente de polarização CC de coletor for fixada na metade 
da oscilação possível do sinal (entre 0 e VCC/RC), a maior 
oscilação da corrente de coletor será possível. Além disso, 
se a tensão quiescente de coletor-emissor for fixada em 
um valor correspondente à metade da tensão de alimenta-
Carga
Transistor 
de potência
Figura 12.2 Amplificador de grandes sinais classe A 
com alimentação-série.
Reta de carga CC
Ponto Q
Figura 12.3 Curvas características do transistor 
mostrando a reta de carga e o ponto Q.
Tabela 12.1 Comparação entre classes de amplificadores.
Classe A Classe AB Classe B Classe Ca Classe D
Ciclo de operação 360o 180o a 360o 180o Menor do 
que 180o
Operação por pulsos
Eficiência em 
potência
25% a 50% Entre 25% (50%) e 78,5% 78,5% Normalmente acima de 90%
aGeralmente, a classe C não é utilizada para transferir grandes quantidades de potência; portanto, a eficiência não é dada aqui.
568 dispositivos eletrônicos e teoria de circuitos
Boylestad_2012_cap12.indd 568 3/11/13 6:08 PM
ção, a maior oscilação de tensão poderá ser obtida. Com 
o ponto Q fixado nesse ponto ótimo de polarização, as 
considerações de potência para o circuito da Figura 12.2 
serão determinadas como descrito a seguir.
operação CA
Quando um sinal de entrada CA é aplicado ao ampli-
ficador da Figura 12.2, a saída varia em tensão e corrente a 
partir de seu ponto de polarização CC. Um pequeno sinal 
de entrada, como o que é mostrado na Figura 12.4, fará a 
corrente de base variar acima e abaixo do ponto de pola-
rização CC, que então fará com que a corrente de coletor 
(saída) bem como a tensão coletor-emissor variem em 
relação a seu ponto de polarização CC. Quando o sinal de 
entrada é ampliado, a saída também aumenta sua oscilação 
em torno do ponto de polarização CC estabelecido até que 
a tensão ou a corrente atinjam uma condição limitadora. 
Para a corrente, essa condição limitadora é representada 
pela corrente zero no limite inferior ou VCC/RC no limite 
superior de sua oscilação. Para a tensão coletor-emissor, 
os limites são 0 V ou a tensão de alimentação VCC.
Considerações de potência
A potência de um amplificador é fornecida pela fonte 
de alimentação. Na ausência de um sinal de entrada, a 
corrente CC drenada é a corrente de polarização do coletor, 
ICQ. A potência drenada da fonte é, então,
 Pi(CC) = VCCICQ (12.4)
Mesmo com um sinal CA aplicado, a corrente média 
drenada da fonte permanece igual à corrente quiescente 
ICQ, de maneira que a Equação 12.4 representa a potên-
cia de entrada fornecida ao amplificador classe A com 
alimentação-série.
Potência de saída A variação da tensão e da corrente 
de saída em torno do ponto de polarização fornece potência 
CA para a carga. Essa potência é entregue para a carga RC 
no circuito da Figura 12.2. O sinal CA Vi faz a corrente de 
base variar em torno da corrente de polarização CC, e a 
corrente de coletor variar em torno de seu valor quiescente, 
ICQ. Como mostra a Figura 12.4, o sinal de entrada CA 
resulta em sinais CA de corrente e tensão. Quanto maior o 
sinal de entrada, maior a oscilação de saída, até o máximo 
fixado pelo circuito. A potência CA entregue à carga (RC) 
pode ser escrita de várias maneiras.
Utilização de sinais RMS A potência CA entregue à 
carga (RC) pode ser expressa utilizando-se
 Po(CA) = VCE (rms)IC )smr( (12.5)
 Po(CA) = I2
C (rms)RC (12.6)
 
Po(CA) =
V2
C (rms)
RC
 
 
(12.7)
Sina
l de
 en
trad
a
Sina
l de
 en
trad
a
Oscilação da 
corrente de saída
Oscilação da 
corrente de saída
Oscilação da 
tensão de saída Oscilação da 
tensão de saída
Figura 12.4 Variação dos sinais de entrada e de saída do amplificador.
Capítulo 12 Amplificadores de potência 569
Boylestad_2012_cap12.indd 569 3/11/13 6:08 PM
Eficiência
A eficiência de um amplificador representa a quan-
tidade de potência CA entregue (transferida) a partir da 
fonte CC. Ela é calculada utilizando-se
 
 % h =
Po(CA)
Pi(CC) × %001
 
(12.8)
Eficiência máxima Para o amplificador classe A 
com alimentação-série, a eficiência máxima pode ser de-
terminada utilizando-se as oscilações máximas de tensão 
e corrente. Para a oscilação de tensão é:
máxima VCE(p-p) = VCC 
Para a oscilação de corrente é:
 IC(p@p) =
VCC
RC
máxima
Utilizando a oscilação máxima de tensão na Equação 
12.7, obtemos:
Po(CA) =
VCC (VCC>RC)
8
=
V 2
CC
8RC
máxima
A potência máxima de entrada pode ser calculada 
utilizando-se a corrente de polarização CC fixada na me-
tade do valor máximo:
Pi(CC)= VCC (máxima IC)/2
= VCC
VCC>RC
2 =
V2
CC
2RC
máxima
Podemos, então, utilizar a Equação 12.8 para calcu-
lar a eficiência máxima:
 % h =
Po(CA)
 Pi(CC) × 100%
=
V2
CC>8RC
V2
CC>2RC
× 100%
= %52
máxima
máxima
máxima
A eficiência máxima de um amplificador classe A 
com alimentação-série é, portanto, 25%. Como ela somente 
ocorre para condições ideais de oscilação tanto de tensão 
quanto de corrente, a maioria dos circuitos com alimenta-
ção-série apresenta eficiências bastante inferiores a 25%.
EXEmplo 12.1
Calcule a potência de entrada, a potência de saída e a 
eficiência do circuito amplificador na Figura 12.5 para 
uma tensão de entrada que resulte em uma corrente de 
base de 10 mA de pico.
(b)
40
30
20
10
5 10 15 20 25
900
800
700
600
500
400
300
200
100
ICQ
VCE (V)
IC (mA)
IB = 0 mA
VCEQ
IBQ
VCE VCC=
RC = 20 Ω
 = 20 VVCC
= 25β
RB
1 kΩ
(a)
RC
VCCIC 
= 20 V
20 Ω
= = 1000
Ponto de operação
Reta de carga CC
Ci
IC
Vi
Figura 12.5 Operação de um circuito com alimentação-série para o Exemplo 12.1.
570 dispositivos eletrônicos e teoria de circuitos
Boylestad_2012_cap12.indd 570 3/11/13 6:08 PM
solução: 
Utilizando as equações 12.1 a 12.3, podemos determi-
nar o ponto Q como:
IBQ =
VCC - 0,7 V
RB
=
20 V - 0,7 V
1 k = 19,3 mA
ICQ = βIB = 25(19,3 mA) = 482,5 mA ≅ 0,48 A
VCEQ = VCC – ICRC = 20 V – (0,48 Ω)(20 Ω) = 10,4 V
Esse ponto de polarização está marcado sobre as curvas 
características de coletor do transistor da Figura 12.5(b). 
A variação CA do sinal de saída pode ser obtida gra-
ficamente utilizando-se a reta de carga CC desenhada 
na Figura 12.5(b), ao conectar VCE = VCC = 20 V com 
IC = VCC/RC = 1000 mA = 1 A, como mostrado. Quando 
a corrente CA de entrada da base aumenta a partir de seu 
valor de polarização CC, a corrente do coletor se eleva de:
IC(p) = βIB(p) = 25(10 mA de pico) = 250 mA de pico
Utilizando a Equação 12.6, temos:
Po(CA) = I2
C(rms)RC =
I2C(p)
2 RC
=
(250 × 10-3 A)2
2 (20 ) = 0,625 W 
Utilizando a Equação 12.4, obtemos:
Pi(CC) = VCCICQ = (20 V)(0,48 A) = 9,6 W
A eficiência em potência do amplificador pode, então, 
ser calculada por meio da Equação 12.8:
% h =
Po(CA)
Pi(CC) × 100%
=
0,625 W
9,6 W × 100% = 6,5% 
12.3 AmplifiCAdor ClAssE 
A Com ACoplAmEnto 
A trAnsformAdor
Uma forma do amplificador classe A ter eficiência 
máxima de 50% utiliza um transformador para acoplar o 
sinal de saída à carga, como mostra a Figura 12.6. Trata-se 
de um circuito simples utilizado para a apresentação de 
alguns conceitos básicos. Algumas versões mais utilizadas 
na prática serão abordadas mais adiante.
Visto que o circuito utiliza um transformador para 
acoplar tensão ou corrente, apresentamos a seguir uma 
revisão das relações de transformador elevador e abaixador 
para tensão e corrente.
Ação do transformador
Um transformador pode aumentar ou diminuir os 
valores de tensão ou corrente de acordo com sua relação de 
espiras, como explicaremos a seguir. Além disso, podemos 
mostrar que a impedância conectada de um lado de um 
transformador possui um valor maior ou menor (aumento 
ou redução) no outro lado do transformador, dependendo 
do quadrado da relação de espiras do enrolamento do trans-
formador. A discussão a seguir considera a transferência 
de potência ideal (100%) do primário para o secundário, 
isto é, nenhuma perda de potência é computada.
Transformação de tensão Como mostra a Figura 
12.7(a), o transformador pode elevar ou reduzir uma 
tensão aplicada de um lado diretamente de acordo com a 
relação entre espiras (ou número de voltas) em cada lado. 
A transformação de tensão for dada por:
 
V2
V1
=
N2
N1
 
 
(12.9)
A Equação 12.9 mostra que, se o número de espiras 
de fio no lado do secundário for maior do que no lado do 
Figura 12.6 Amplificador de potência de áudio acoplado com transformador.
Capítulo 12 Amplificadores de potência 571
Boylestad_2012_cap12.indd 571 3/11/13 6:08 PM
primário, a tensão no lado do secundário será maior do 
que a tensão no lado do primário.
Transformação de corrente A corrente no en-
rolamento secundário é inversamente proporcional ao 
número de espiras nos enrolamentos. A transformação de 
corrente é dada por:
 
I2
I1
=
N1
N2
 
 
(12.10)
Essa relação é mostrada na Figura 12.7(b). Se o 
número de espiras no lado secundário for maior do que 
no primário, a corrente no secundário será menor do que 
a corrente no primário.
Transformação de impedância Uma vez que a 
tensão e a corrente podem ser modificadas por um trans-
formador, a impedância “vista” do outro lado (primário ou 
secundário) também pode ser modificada. Como mostra a 
Figura 12.7(c), uma impedância RL é conectada através do 
secundário do transformador. Essa impedância é modifica-
da pelo transformador quando vista pelo lado do primário 
(R′L). Isso pode ser mostrado da seguinte maneira:
RL
R L
=
R2
R1
=
V2>I2
V1>I1
=
V2
I2
I1
V1
=
V2
V1
I1
I2
=
N2
N1
N2
N1
= a
N2
N1
b
2
 
Se definirmos a = N1/N2, onde a é a relação de espiras 
do transformador, a equação anterior se transformará em:
 
RL
RL
=
R1
R2
= a
N1
N2
b
2
= a2 
 
(12.11)
Podemos expressar a resistência da carga refletida 
para o lado primário por
 R1 = a2R2 ou RL = a2RL (12.12)
onde R′L é a impedância refletida. Como mostra a Equação 
12.12, a impedância refletida está relacionada diretamente 
ao quadrado da relação de espiras. Se o número de espiras 
do secundário for menor do que o do primário, a impe-
dância vista pelo primário é maior do que a verificada no 
secundário por uma razão que é o quadrado da relação 
de espiras.
EXEmplo 12.2
Calcule a resistência efetiva vista no lado primário de 
um transformador 15:1 conectado a uma carga de 8 Ω.
solução: 
Equação 12.22:
 R′L = a2RL = (15)2(8 Ω) = 1800 Ω = 1,8 kΩ 
V2
N2N1 :
V1
Primário Secundário Primário Secundário
Primário Secundário
=
V2
V1
N2
N1
=
I2
I1
N1
N2
N2N1
R2 = RLR1 = = a2 RLRL'RL'
= a b
N1
N2
RL
2
I1 I2
N2N1
)b()a(
(c)
 
Figura 12.7 Operação do transformador: (a) transformação de tensão; (b) transformação de corrente; 
(c) transformação de impedância.
572 dispositivos eletrônicos e teoria de circuitos
Boylestad_2012_cap12.indd 572 3/11/13 6:08 PM
EXEmplo 12.3
Que relação entre espiras de um transformador é ne-
cessária para casar uma carga de alto-falante de 16 Ω 
de maneira que a resistência de carga efetiva vista pelo 
primário seja de 10 kΩ?
solução: 
Equação 12.11:
a
N1
N2
b
2
=
RL
RL
=
10 k
16 = 625
N1
N2
= !625 = 25:1 
operação do estágio amplificador
Reta de carga CC A resistência (CC) de enrolamen-
to de um transformador determina a reta de carga para 
o circuito da Figura 12.6. Essa resistência CC costuma 
ser pequena (idealmente 0 Ω) e, como mostra a Figura 
12.8, uma reta de carga CC de 0 Ω é uma linha vertical. A 
resistência do enrolamento de um transformador é, nor-
malmente, de alguns ohms, mas apenas o caso ideal será 
considerado nessa discussão. Não há queda de tensão CC 
através da resistência de carga CC de 0 Ω, e a reta de carga 
é desenhada verticalmente do ponto de tensão, VCEQ = VCC.
Ponto quiescente de operação O ponto de ope-
ração sobre as curvas características da Figura 12.8 pode 
ser obtido graficamente pelo ponto de interseção da reta 
de carga CC e da corrente de base determinada pelo cir-
cuito. A corrente quiescente de coletor pode, então, ser 
obtida do ponto de operação. No caso da operação classe 
A, lembramos que o ponto de polarização CC determina 
as condições para a máxima oscilação não distorcida do 
sinal tanto para a corrente de coletor quanto para a ten-
são coletor-emissor. Se o sinal de entrada produzir uma 
oscilação de tensão menor do que a máxima possível, a 
eficiência do circuito naquele instante será menor do que 
a máxima de 50%. O ponto de polarização CC é, portanto, 
importante na determinação da operação de um amplifi-
cador classe A com alimentação-série.
Reta de carga CA Para desenvolver a análise CA, 
é necessário calcular a resistência de carga CA “vista” 
quando se olha para o primário do transformador e, a 
seguir, é desenhada a reta de carga CA sobre as curvas 
características de coletor. A resistência de carga refletida 
(R′L) é calculada pela Equação 12.12 com o valor da carga 
conectada através do secundário (RL) e a relação de espiras 
do transformador. A técnica de análise gráfica ocorre então 
como segue. Desenhe a reta de carga CA de maneira que 
ela passe através do ponto de operação e tenha um coefi-
ciente angular de –1/R′L (a resistência de carga refletida), 
sendo o coeficiente angular da reta de carga o negativo do 
inverso da resistência de carga CA. Observe que a reta de 
Reta de carga CA Reta de carga CC
Sinal de corrente 
do coletor
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
Ponto de operação
Variação da 
tensão de coletor
Figura 12.8 Retas de carga para um amplificador classe A acoplado com transformador.
Capítulo 12 Amplificadores de potência 573
Boylestad_2012_cap12.indd 573 3/11/13 6:08 PM
carga CA mostra que a oscilação do sinal de saída pode 
exceder o valor de VCC. Na verdade, a tensão desenvolvida 
através do primário do transformador pode ser bastante 
grande. É necessário, então, após a obtenção da reta de 
carga CA, verificar se a oscilação de tensão não excede 
os valores nominais máximos do transistor.
Oscilação do sinal e potência de saída CA 
A Figura 12.9 mostra as oscilações dos sinais de tensão 
e corrente no circuito da Figura 12.6. Das variações do 
sinal mostradas na Figura 12.9, os valores pico a pico das 
oscilações do sinal são:
VCE (p-p) = VCEmáx – VCEmín
IC (p-p) = ICmáx – ICmín
A potência CA desenvolvida através do primário do 
transformador pode ser calculada utilizando-se:
Po(CA) =
(VCEmáx - VCEmín)(ICmáx - ICmín)
8 
 
(12.13)
A potência CA calculada é desenvolvida através do 
primário do transformador. Supondo que se trate de um 
transformador ideal (um transformadormuito eficiente 
tem uma eficiência de pelo menos 90%), verificamos 
que a potência entregue pelo secundário para a carga 
é aproximadamente a mesma calculada pela Equação 
12.13. A potência de saída CA também pode ser deter-
minada a partir do valor da tensão entregue para a carga.
Para o transformador ideal, a tensão liberada para a 
carga pode ser calculada pela Equação 12.9:
VL = V2 =
N2
N1
V1 
A potência eficaz através da carga pode ser escrita por
PL =
V2
L(rms)
RL
 
e se iguala à potência calculada utilizando-se a Equação 
12.7.
Ao utilizarmos a Equação 12.10 para calcular a 
corrente de carga, teremos
IL = I2 =
N1
N2
IC 
e a potência de saída CA é calculada por:
PL = IL
2(rms)RL
EXEmplo 12.4
Calcule a potência CA entregue ao alto-falante de 8 Ω 
do circuito da Figura 12.10. Os valores dos componen-
tes do circuito resultam em uma corrente CC de base de 
6 mA, e o sinal de entrada (Vi) resulta em uma oscilação 
de corrente de base de 4 mA de pico.
solução: 
A reta de carga CC é desenhada verticalmente (veja a 
Figura 12.11) a partir do ponto de tensão:
VCEQ = VCC = 10 V
Para IB = 6 mA, o ponto de operação na Figura 12.11 é:
VCEQ = 10 V e ICQ = 140 mA
A resistência CA efetiva vista pelo primário é:
R L = a
N1
N2
b
2
 RL = (3)2(8) = 72 
(b)
VCE (V)
0 tt
(a)
IC (A)
0
VCEQ
VCEmín
VCEmáx
VCEp-p = (VCEmáx − VCEmín)
I C
p-
p
= 
(I C
m
áx
− 
I C
m
ín
)
ICmín
ICmáx
ICQ
Figura 12.9 Gráfico da operação de um amplificador classe A acoplado com transformador.
574 dispositivos eletrônicos e teoria de circuitos
Boylestad_2012_cap12.indd 574 3/11/13 6:08 PM
A reta de carga CA pode ser então desenhada com um 
coeficiente angular de –1/72, que passa através do ponto 
de operação indicado. Para ajudar no desenho da reta 
de carga, considere o seguinte procedimento. Para uma 
oscilação de corrente de
IC =
VCE
R L
=
10 V
72 = 139 mA 
marque um ponto A:
ICEQ + IC = 140 mA + 139 mA = 279 mA ao longo 
do eixo y
Conecte o ponto A ao ponto Q para obter a reta de 
carga CA. Para a oscilação de corrente de base de 
4 mA de pico fornecida, a máxima e a mínima correntes 
de coletor e a tensão coletor-emissor obtidas da Figura 
12.11 são, respectivamente,
VCEmín = 1,7 V ICmín = 25 mA
VCEmáx = 18,3 V ICmáx = 255 mA
A potência CA entregue à carga pode ser então calculada 
utilizando-se a Equação 12.13:
Po(CA) =
(VCEmáx - VCEmín)(ICmáx - ICmín)
8
=
(18,3 V - 1,7 V)(255 mA - 25 mA)
8
= 0,477 W 
Eficiência
Consideramos, até agora, o cálculo da potência CA 
entregue à carga. Consideraremos, em seguida, a potência 
de entrada fornecida pela fonte, as perdas de potência no 
amplificador e a eficiência global em potência do ampli-
ficador classe A acoplado a transformador.
A potência de entrada (CC) obtida da fonte é calcu-
lada a partir do valor da tensão de alimentação CC e da 
potência média drenada da fonte:
 Pi(CC) = VCCICQ (12.14)
Para o amplificador acoplado a transformador, a potên-
cia dissipada pelo transformador é pequena (devido à pequena 
Devido a
pico
Figura 12.10 Amplificador classe A acoplado a 
transformador para o Exemplo 12.4.
VCE (V)
IC (mA)
IB = 2 mA
8 mA
6 mA
4 mA
400
350
300
250
200
150
100
50
14 mA
12 mA
10 mA
400
350
300
250
200
150
100
50 IB = 2 mA
8 mA
6 mA
4 mA
14 mA
12 mA
10 mA
VCE (V)
IC (mA)
ICmáx 
= 255 mA
ICmín 
= 25 mA
Reta de carga CC
Ponto de operação
ICQ
∆ IC
VCEmín 
= 1,7 V VCEmáx 
= 18,3 V
5 10 15 20 2505 10 15 20 250
)b()a(
A
(R'L = 72 Ω)Reta de carga CA
Figura 12.11 Curvas características do transistor classe A acoplado a transformador para os exemplos 12.4 e 12.5: 
(a) características do dispositivo; (b) retas de carga CC e CA.
Capítulo 12 Amplificadores de potência 575
Boylestad_2012_cap12.indd 575 3/11/13 6:08 PM
	12Boylestad_cap12_ALTA_COR_11mar