Os amplificadores de potência são categorizados de acordo com a forma como operam, especificamente de acordo com o segmento e a duração da condução do ciclo de entrada. Os amplificadores de potência são categorizados em Classe A, AB, C, D e E. Este artigo fornecerá uma análise abrangente dos amplificadores Classe A.
Amplificador Classe A
O amplificador de potência Classe A conduz corrente continuamente durante todo o ciclo do sinal de entrada. Devido à sua baixa eficiência, esta classe de amplificador é menos usada em estágios de potência mais elevados.
Princípio de funcionamento do amplificador classe A
O principal objetivo dos amplificadores classe A é minimizar a presença de ruído, garantindo que a forma de onda do sinal permaneça dentro da região não linear da característica de entrada do transistor, nomeadamente entre 0V e 0,6V. O arranjo básico do amplificador classe A é fornecido abaixo:
Nos amplificadores classe A, uma parte significativa da potência gerada pelo amplificador é dissipada na forma de calor, resultando em desperdício. A principal razão para a baixa eficiência dos amplificadores classe A é a polarização contínua dos transistores, que resulta em um pequeno fluxo de corrente mesmo na ausência de um sinal de entrada.
Os amplificadores classe A também podem ser acoplados diretamente. Um amplificador classe A de acoplamento direto conecta a carga à saída do transistor usando um transformador. Um transformador de acoplamento facilita o casamento eficaz de impedância entre carga e saída, servindo assim como um importante contribuidor para o aumento da eficiência.
O circuito compreende resistores divisores de tensão R1 e R2, bem como um resistor de polarização e um emissor Re, que servem para estabilizar o circuito. Um capacitor de bypass CE e o resistor Re são conectados em paralelo no emissor para reduzir os efeitos transitórios. O capacitor de entrada, também conhecido como capacitor de acoplamento (Cin), serve para acoplar a tensão CA do sinal de entrada à base do transistor, evitando a passagem da corrente CC do estágio anterior.
Em princípio, o fluxo de corrente se dá através da carga resistiva do coletor, resultando em uma dissipação de corrente contínua no mesmo. Portanto, a energia de corrente contínua (CC) é transformada em energia térmica dentro da carga sem gerar saída de energia de corrente alternada (CA). Contudo, não é recomendado transferir diretamente a corrente elétrica através do dispositivo de saída. Portanto, para atingir este objetivo, é aplicada uma configuração específica utilizando um transformador adequado para estabelecer uma conexão entre a carga e o amplificador, conforme visto no diagrama acima mencionado.
Impedância
O processo de obtenção da correspondência de impedância envolve alterar a impedância de saída do amplificador de maneira a corresponder à sua impedância de entrada.
A correspondência de impedância pode ser obtida selecionando cuidadosamente o número de voltas no enrolamento principal para garantir que sua impedância total corresponda à impedância de saída do transistor. Da mesma forma, o número de voltas no enrolamento secundário deve ser escolhido para criar uma impedância líquida que também corresponda à impedância de entrada.
Características de saída
Com base no diagrama abaixo, é evidente que o ponto Q está precisamente posicionado no ponto médio da linha de carga CA e o transistor permanece condutor em toda a forma de onda de entrada. A eficiência máxima é de 50% em amplificadores classe A.
Em aplicações práticas, a eficiência do sistema pode ser significativamente reduzida, potencialmente até 25%, devido a fatores como o acoplamento capacitivo e a presença de cargas indutivas, como alto-falantes. Em outras palavras, quase 75% da potência é desperdiçada no amplificador. Uma parte significativa da dissipação de energia ocorre na forma de calor dentro dos componentes ativos, especialmente os transistores.
Conclusão
Os amplificadores Classe A amplificam e conduzem o sinal de entrada completo na saída. Funcionam sem interrupções e possuem uma configuração muito simples. No entanto, devido à operação contínua, eles são propensos à perda de energia e necessitam de dissipadores de calor para mitigar os efeitos do aquecimento.