PROFESSOR ÂNGELO ANTÔNIO LEITHOLD

INSTITUTO DE AERONÁUTICA E ESPAÇOCAMPUS DE PESQUISAS GEOFÍSICAS MAJOR EDSEL DE FREITAS COUTINHOPROFESSOR ANGELO ANTONIO LEITHOLD - NOTAS DE AULAENSINO TECNOLÓGICO - 01 AMPLIFICADORES - DIAGRAMAS AMPLIFICADORESestá licenciado sob CC BY-NC-ND 4.0© 1 por PROFESSOR ANGELO ANTONIO LEITHOLD

ÍNDICE

ELETRÔNICA PÁGINA PRINCIPAL FUNDAMENTOS DE AMPLIFICADORES, AMPLIFICADORES ELTEC AMPLIFICADORES 1, AMPLIFICADORES DE POTÊNCIA, MONTAGEM AMPLIFICADOR PRÉ AMPLIFICADORES

AMPLIFICADORES CC BY-NC-ND©ANGELOLEITHOLD Um pré-amplificador, é um amplificador eletrônico que converte um sinal elétrico fraco em um sinal de saída forte o suficiente para ser tolerante a ruído e forte o suficiente para processamento posterior, ou para envio a um amplificador de potência e um alto-falante. Sem isso, o sinal final seria ruidoso ou distorcido. Eles são normalmente usados para amplificar sinais de sensores analógicos, como microfones e captadores. Por causa disso, o pré-amplificador é frequentemente colocado próximo ao sensor para reduzir os efeitos de ruído e interferência. Um amplificador de potência amplifica sinais de áudio eletrônicos de baixa potência, a um nível alto o suficiente para acionar alto-falantes ou fones de ouvido. Amplificadores de potência de áudio são encontrados em todos os tipos de sistemas de som, sistemas de áudio doméstico e amplificadores de instrumentos musicais, como amplificadores de guitarra. É o estágio eletrônico final em uma cadeia de reprodução de áudio típica antes que o sinal seja enviado aos alto-falantes. Os estágios precedentes em tal cadeia são amplificadores de áudio de baixa potência que realizam tarefas como pré-amplificação do sinal, equalização, mixagem de diferentes sinais de entrada. As entradas também podem ser qualquer número de fontes de áudio, como toca-discos, CD, áudio digital, cassete, etc. A maioria dos amplificadores de potência de áudio requer essas entradas de baixo nível, que são de nível de linha. Observe os diagramas básicos abaixo:

Acima: exemplo de um amplificador Classe AB

Acima: Amplificador Classe A Acima: Amplificador Classe B Acima: Amplificador Classe B Push-Pull

Acima: Amplificador Classe C Acima: Amplificador Classe D

AMPLIFICADORES CC BY-NC-ND©ANGELOLEITHOLD No caso do pré-amplificador ideal, será linear (terá um ganho constante em sua faixa operacional), terá alta impedância de entrada (exigindo apenas uma quantidade mínima de corrente para detectar o sinal de entrada) e uma baixa impedância de saída (quando a corrente é retirada da saída, há uma mudança mínima na tensão de saída). Ele é usado para aumentar a intensidade do sinal para conduzir o cabo ao instrumento principal sem degradar significativamente a relação sinal-ruído (SNR). O desempenho de ruído de um pré-amplificador é crítico. De acordo com a fórmula de Friis, quando o ganho do pré-amplificador é alto, o SNR do sinal final é determinado pelo SNR do sinal de entrada e pela figura de ruído do pré-amplificador. Existem três tipos básicos de pré-amplificadores, pré-amplificador sensível à corrente, pré -amplificador de capacitância parasita e pré-amplificador sensível à carga. Em um sistema de áudio, eles são normalmente usados para amplificar sinais de sensores analógicos para nível de linha. O segundo amplificador é normalmente um amplificador de potência. O pré-amplificador fornece ganho de tensão (por exemplo, de 10 mV a 1 V), mas nenhum ganho de corrente significativo. O amplificador de potência fornece a corrente mais alta necessária para acionar alto-falantes. Para esses sistemas, alguns sensores comuns são microfones, captadores de instrumentos e fonógrafos, etc. Os pré-amplificadores são frequentemente integrados às entradas de áudio em consoles de mixagem, mixers de DJ, placas de som, etc. Eles também podem ser dispositivos autônomos.

EXEMPLOS

Pré-amplificador integrado em um microfone eletreto de folha metálica .
Os primeiros estágios de um amplificador de instrumento, que são então enviados para o amplificador de potência. Com amplificadores de instrumento, o pré-amplificador é frequentemente projetado para produzir efeitos de overdrive ou distorção.
Uma unidade autônoma para uso em aplicações de música ao vivo e estúdio de gravação .
Como parte de uma faixa de canal independente ou faixa de canal incorporada em uma mesa de mixagem de áudio .
Um amplificador de mastro usado com uma antena receptora de televisão ou uma antena parabólica .
O circuito dentro de um disco rígido conectado às cabeças magnéticas ou o circuito dentro da unidade de CD/DVD que se conecta aos fotodiodos .
Um circuito de capacitor comutado usado para anular os efeitos do deslocamento de incompatibilidade na maioria dos conversores analógico-digitais flash baseados em comparador CMOS
Devido à sua coloração única, alguns pré-amplificadores podem ser emulados em software para serem usados em mixagens.

AMPLIFICADORES PARA INSTRUMENTAÇÃO

AMPLIFICADORES CC BY-NC-ND©ANGELOLEITHOLD Um amplificador de instrumentação (às vezes abreviado como in-amp ou InAmp ) é um tipo de amplificador diferencial que foi equipado com amplificadores de buffer de entrada, que eliminam a necessidade de correspondência de impedância de entrada e, portanto, tornam o amplificador particularmente adequado para uso em equipamentos de medição e teste. Características adicionais incluem deslocamento DC muito baixo, baixo desvio, baixo ruído, ganho de malha aberta muito alto, taxa de rejeição de modo comum muito alta e impedâncias de entrada muito altas. Amplificadores de instrumentação são usados onde grande precisão e estabilidade do circuito, tanto a curto quanto a longo prazo, são necessárias. Embora seja geralmente mostrado esquematicamente idêntico a um amplificador operacional padrão (op-amp), o amplificador de instrumentação eletrônico é quase sempre composto internamente de 3 op-amps. Eles são organizados de forma que haja um op-amp para armazenar cada entrada (+, −) e um para produzir a saída desejada com correspondência de impedância adequada para a função.

Acima: Esquema típico de amplificador de instrumentação

O ganho de um circuito amplificador pode ser dado por:

AMPLIFICADORES CC BY-NC-ND©ANGELOLEITHOLD O amplificador mais à direita, juntamente com os resistores rotulados R2 e R3 é apenas o circuito amplificador diferencial padrão, com ganho R3/R2 e resistência de entrada diferencial 2; R2. Os dois amplificadores à esquerda são os buffers. Com Rganho removidos (circuito aberto), eles são buffers de ganho unitário simples; o circuito funcionará nesse estado, com ganho simplesmente igual a R3/R2 e alta impedância de entrada por causa dos buffers. O ganho do buffer pode ser aumentado colocando resistores entre as entradas inversoras do buffer e o aterramento para desviar parte do feedback negativo; no entanto, o resistor único Rganho entre as duas entradas inversoras é um método melhor, ele aumenta o ganho do modo diferencial do par de buffers enquanto deixa o ganho do modo comum igual a 1. Isso aumenta a taxa de rejeição do modo comum (CMRR) do circuito e também permite que os buffers manipulem sinais de modo comum muito maiores sem cortes do que seria o caso se eles fossem separados e tivessem o mesmo ganho. Outro benefício do método é que ele aumenta o ganho usando um único resistor em vez de um par, evitando assim um problema de correspondência de resistores e permitindo muito convenientemente que o ganho do circuito seja alterado alterando o valor de um único resistor. Um conjunto de resistores selecionáveis por chave ou mesmo um potenciômetro pode ser usado para Rganho, proporcionando mudanças fáceis no ganho do circuito, sem a complexidade de ter que trocar pares de resistores correspondentes. O ganho de modo comum ideal de um amplificador de instrumentação é zero. No circuito mostrado, o ganho de modo comum é causado pela incompatibilidade nas relações de resistores R2/R3 e pela incompatibilidade nos ganhos de modo comum dos dois amplificadores operacionais de entrada. Obter resistores muito próximos é uma dificuldade significativa na fabricação desses circuitos, assim como otimizar o desempenho do modo comum. Um amplificador de instrumentação também pode ser construído com dois amplificadores operacionais para economizar custos, mas o ganho deve ser maior que dois (+6 dB). Amplificadores de instrumentação podem ser construídos com op-amps individuais e resistores de precisão, mas também estão disponíveis em circuito integrado de vários fabricantes (incluindo Texas Instruments , Analog Devices e Renesas Electronics). Um amplificador de instrumentação IC normalmente contém resistores ajustados a laser bem combinados e, portanto, oferece excelente rejeição de modo comum. Amplificadores de instrumentação também podem ser projetados usando "arquitetura de feedback de corrente indireta", que estende a faixa operacional desses amplificadores para o trilho de alimentação negativa e, em alguns casos, o trilho de alimentação positiva. Isso pode ser particularmente útil em sistemas de alimentação única, onde o trilho de alimentação negativa é simplesmente o aterramento do circuito (GND).

AMPLIFICADORES CC BY-NC-ND©ANGELOLEITHOLD O amplificador de instrumentação sem feedback é o amplificador diferencial de alta impedância de entrada projetado sem a rede de feedback externa. Isso permite redução no número de amplificadores (um em vez de três), ruído reduzido (nenhum ruído térmico é causado pelos resistores de feedback) e maior largura de banda (nenhuma compensação de frequência é necessária). Amplificadores de instrumentação estabilizados por chopper (ou desvio zero), como o LTC2053, usam um frontend de entrada de comutação para eliminar erros de deslocamento de CC e desvio.

fessor Ângelo Antônio Leithold é um físico, astrônomo, radioamador e educador brasileiro, conhecido por suas contribuições nas áreas de astrofísica, geofísica, neurofísica, eletrônica e pedagogia1 2. Ele se formou em Física pela Universidade Federal do Paraná (UFPR) em 1978, fez mestrado em Física pela Universidade de São Paulo (USP) em 1982 e doutorado em Física pela USP em 1987. Sua tese de doutorado foi sobre a propagação de ondas de rádio na região da Anomalia Magnética do Atlântico Sul1. Leithold tem uma vasta experiência em pesquisa e ensino, tendo lecionado em diversas instituições, incluindo o Colégio Estadual do Paraná, o Senai e a Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR). Ele também é autor de vários trabalhos acadêmicos e livros, e é conhecido por seu envolvimento com o estudo da Anomalia Magnética do Atlântico Sul, um fenômeno que afeta a propagação de ondas de rádio e a atividade solar na região1 2. O professor Ângelo Antônio Leithold é um físico, astrônomo, radioamador e educador brasileiro, conhecido por suas contribuições em diversas áreas científicas e educacionais. Ele se destaca principalmente nas áreas de astrofísica, geofísica, neurofísica, eletrônica e pedagogia1 2. Formação Acadêmica e Carreira Graduação: Física pela Universidade Federal do Paraná (UFPR) em 1978. Mestrado: Física pela Universidade de São Paulo (USP) em 1982. Doutorado: Física pela USP em 1987, com a tese intitulada “Estudo da Propagação de Ondas de Rádio na Região da Anomalia Magnética do Atlântico Sul Pós-Doutorado: Astrofísica pela Universidade de Brasília (UnB) em 19921.Contribuições e Pesquisas Leithold é autor de diversos trabalhos acadêmicos e livros, e suas pesquisas são amplamente citadas por outros pesquisadores. Ele é especialmente conhecido por seu estudo sobre a Anomalia Magnética do Atlântico Sul, um fenômeno que afeta a propagação de ondas de rádio e a atividade solar na região1 2. Atuação Profissional Ensino Médio: Professor de física no Colégio Estadual do Paraná, onde lecionou por vários anos e participou de projetos pedagógicos e científicos. Ensino Técnico: Professor de eletrônica no Senai e no CEEP, desenvolvendo instrumentos e métodos para medir e analisar sinais eletromagnéticos. Ensino Superior: Professor de pedagogia na Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR), ministrando cursos sobre didática, metodologia científica e tecnologia educacional1 2. Outras Atividades Além de suas atividades acadêmicas, Leithold é um radioamador ativo, conhecido pelo indicativo PY5AAL. Ele também tem um blog onde compartilha suas pesquisas e experiências1. O indicativo PY5AAL pertence ao professor Ângelo Antônio Leithold, um radioamador brasileiro com uma vasta experiência e paixão pelo radioamadorismo. Ele é conhecido por seus experimentos com antenas e pela participação ativa na comunidade de radioamadores. Atividades e Contribuições Antenas: Leithold realiza experimentos com diferentes tipos de antenas, incluindo antenas NVIS (Near Vertical Incidence Skywave) e antenas Long Wire1 2. Ele compartilha suas descobertas e métodos de construção de antenas em seu blog e em sites dedicados ao radioamadorismo. Baluns Magnéticos: Ele também trabalha com a construção de baluns magnéticos, que são dispositivos usados para adaptar a impedância entre a antena e o transmissor, melhorando a eficiência da transmissão 2. Comunidade: Leithold é ativo na comunidade de radioamadores, participando de eventos e trocando informações com outros entusiastas. Ele utiliza suas habilidades para contribuir com a ciência e a educação, aplicando seus conhecimentos em física e eletrônica. Recursos e Publicações Leithold mantém um blog onde compartilha suas experiências e pesquisas no campo do radioamadorismo. Ele também publica artigos e tutoriais sobre a construção e otimização de antenas e outros equipamentos de rádio 3. O professor Ângelo Antônio Leithold tem várias referências acadêmicas e citações em diferentes áreas do conhecimento. Ele é citado em trabalhos sobre geofísica, astrofísica, eletrônica e educação, entre outros. Aqui estão alguns exemplos de onde suas obras e citações podem ser encontradas: Geofísica e Astrofísica: Leithold é frequentemente citado em estudos sobre a Anomalia Magnética do Atlântico Sul e a propagação de ondas de rádio1. Eletrônica e Radioamadorismo: Seus trabalhos sobre antenas e baluns magnéticos são amplamente referenciados em publicações técnicas e blogs especializados 2. Educação e Pedagogia: Ele também é citado em artigos e teses sobre metodologia científica e tecnologia educacional 3. Essas referências estão disponíveis em diversas plataformas acadêmicas e sites especializados, como Google Scholar, Academia.edu e em blogs pessoais do próprio professor1 2 3.