O assunto deste post são os amplificadores classe B e classe AB, incluindo o funcionamento, um projeto e a comparação com o classe A.
O amplificador classe A
O amplificador classe A nada mais é que um emissor comum. Possui um ângulo de condução de 360º, ou seja, o transistor está sempre ligado, mesmo quando não há sinal na entrada. Por isso, o sinal de saída tem o mesmo formato que o sinal de entrada, só que amplificado. Porém, devido à esta característica, a eficiência máxima é de apenas 25%, com um transformador, pode chegar a 50%.
O amplificador classe B
Dois transistores, um NPN e um PNP, formam a configuração push-pull, onde um transistor só conduz em uma metade da onda, em outras palavras, tem um ângulo de condução de 180º. O NPN conduz quando o sinal é positivo e o PNP conduz quando a amplitude da onda for negativa. Sem CA na entrada, ambos os transistores ficam em corte. Esta é a razão da eficiência elevada, o amplificador classe B pode obter uma eficiência máxima de 78,5%.
A desvantagem do amplificador classe B é a distorção na saída, também conhecida como distorção de crossover. Quando a amplitude do sinal de entrada fica próximo de zero, ambos os transistores ficam na região de corte, portanto, não conduzem. Para o transistor sair da operação de corte, a tensão na base deve ser maior que a tensão de base-emissor (V_{BE}). Na maioria dos transistores BJT, considera-se V_{BE} como 0,7V ou -0,7V para o NPN e o PNP, respectivamente.
O amplificador classe AB
Este circuito corrige a distorção de crossover do classe B, polarizando os transistores para continuarem conduzindo, mesmo quando a tensão na entrada é próxima de zero. Como as tensões entre a base e o emissor V_{BE} do NPN e PNP são aproximadamente 0,7V e -0,7V, respectivamente, os diodos são posicionados para que a tensão entre as bases seja de 1,4V. Enquanto o papel dos resistores é criar uma corrente de polarização, para ajustar a tensão nas bases dos transistores.
A eficiência do classe AB é entre 50 e 60%, um pouco menor do que a do classe B, devido à polarização dos transistores. No entanto, ainda é muito mais eficiente que o classe A.
Projetando um amplificador classe AB
A tensão de alimentação V_{CC} é de 6V, um valor escolhido arbitrariamente. Os diodos são 1N4007 e os transistores NPN e PNP são BC548B e BC558B, respectivamente. Para calcular os resistores, é necessário determinar a corrente de polarização I_{BIAS}, representada pela seta vermelha na figura abaixo.
A fórmula para calcular o resistor R.
I_{BIAS}=\frac{V_{CC}-2\cdot V_{BE}+V_{CC}}{2R}
30m=\frac{6-2\cdot 0,7+6}{2\cdot R}
R=175,1\Omega
O valor comercial de R pode ser 150Ω ou 180Ω.
Talvez seja necessário utilizar resistores R_{E} ligados aos terminais emissores. Estes resistores devem ter valores entre 0,47Ω e 10Ω. Para calcular o valor exato, basta dividir 26mV pela corrente de polarização.
R_{E}=\frac{26m}{I_{BIAS}}=\frac{26m}{30m}=0,86\Omega
O valor comercial é de 1Ω, mas não foi preciso para este projeto.
Por quê é um amplificador, se a tensão de amplitude na saída é quase igual a da entrada? Embora o ganho de tensão seja unitário, a corrente é amplificada, logo, é um amplificador de potência.
O vídeo a seguir mostra os amplificadores classe B e classe AB em um protoboard.
