Amp. di potenza in classe A con carico non percorso da c.c.

[luigi2000]

Un saluto alla comunità.
Ho un dubbio sull'amplificatore di potenza in classe A con carico non percorso da corrente continua.

Si tratta di un amplificatore il cui scopo è quello di migliorare il rendimento dell'amplificatore in classe A. Per far ciò si accoppia il carico al collettore del BJT per mezzo di un trasformatore.
A riposo il carico del BJT è costituito dal primario del trasformatore. Trascurando la resistenza dell'avvolgimento si avrà una retta di carico statico verticale e passante per Vcc (tensione di alimentazione). In sostanza l'equazione della retta di carico statico è:



In pratica tale retta non è verticale ma forma un angolo con l'asse delle VCE leggermente superiore a 90°.

Il punto di lavoro Q ha come ordinata la corrente:



Aggiungo un grafico tratto dal libro di testo che usiamo a scuola.

Tutto questo staticamente, ovvero in corrente continua.

Dinamicamente, invece, il collettore vede un carico che è pari a:



dove n indica il rapporto spire (a numeratore il numero di spire del primario ed a denominatore quello delle spire del secondario).

Il testo prosegue dicendo che conviene scegliere n in modo tale che l'intersezione della retta di carico dinamica con l'asse orizzontale avvenga in corrispondenza di 2Vcc. E questo lo si ottiene imponendo che la pendenza della retta di carico dinamica sia pari a:



Ora vi chiedo: ma come è possibile che la tensione VCE possa raggiungere un valore pari al doppio della batteria? Ma il valore di batteria, non è forse il limite massimo imposto all'escursione della tensione d'uscita?

Non so se la domanda è banale, ma non ci arrivo!

[BrunoValente]

La tensione di collettore può superare quella di batteria grazie all'induttanza del trasformatore che si carica quando il transistor tende a chiudersi e si scarica sul carico con tensione inversa quando il transistor tende ad aprirsi.

[IsidoroKZ]

Proseguendo con quanto detto da Bruno, il trasformatore di questo circuito deve essere progettato ad hoc perché deve avere una induttanza di magnetizzazione elevata ma non deve saturare con la continua che lo attraversa.

Guarda anche questo vecchio thread in cui c'erano i tuoi stessi dubbi
viewtopic.php?f=1&t=18477

[EcoTan]

Mi piace ricordare che questo schema era usato in tutti gli apparecchi a valvole, tranne quelli con due finali in push-pull. Smontando il trafo si trovava un foglietto che creava un traferro sotto il giogo.

[BrunoValente]

e guai a togliere quel foglietto!

[luigi2000]

Grazie a tutti per le risposte, che riesco a leggere solo ora. E grazie, soprattutto, ad Isidoro per il link che ha proposto. Me lo vado a leggere di corsa e poi, se ho ancora qualche dubbio, disturberò ancora qui.

Già immagino, comunque, le difficoltà che avrò. A scuola i prof trattano soprattutto i fenomeni transitori di tipo capacitivo; mentre qui, da quel che mi pare di capire, occorre essere "attrezzati" soprattutto con conoscenze di elettromagnetismo.

Comunque, vado e provo a leggere (studiare) il thread di cui al link proposto.

Grazie ancora.

[luigi2000]

Salve a tutti.

Vorrei fare una domanda su questa affermazione di IsidoroKZ

La tensione massima a cui arriva il collettore del transistore, quando si interdice, e` dato da

Intanto - immagino ma vorrei aver conferma - il primo termine del secondo membro di questa equazione (Val) si riferisce alla tensione di alimentazione (altrove indicata con Vcc), è corretto?

E poi, vorrei sapere se ho ben compreso.
Dunque, la tensione tra collettore e massa risulta essere la somma di due termini il secondo dei quali è la c.d.t. sulla resistenza vista dal primario.
Da un punto di vista statico, il trasformatore (ovvero il primario di questo) viene considerato al pari di un cortocircuito (trascurando la resistenza ohmica dell'avvolgimento). In tale circostanza la tensione di alimentazione la si ritrova tutta tra collettore ed emettitore (o massa). E questo spiegherebbe anche la posizione del punto di lavoro statico Q(Vcc,0).
Da un punto di vista dinamico, invece, il primario del trasformatore è interessato da una componente variabile che, se supponiamo sinusoidale, ha un'ampiezza massima pari a IcM (che è poi il prodotto dell'ampiezza massima della corrente di base per il guadagno statico del transistore hFE).
Questa componente alternativa assume un valore massimo positivo, durante la semionda positiva, ed un valore massimo negativo, durante la semionda negativa.
Ecco quindi che, durante la semionda positiva, la tensione tra collettore e massa si trova ad essere superiore a quella di alimentazione e, se "giochiamo" in modo opportuno sul rapporto spire, possiamo imporre che tale tensione possa raggiungere due volte la tensione di alimentazione.
Quante boiate ho detto?

Aggiungo che, al momento, non abbiamo ancora fatto lo studio "completo" del trasformatore. Lo abbiamo solo visto come quadripolo adattatore e, in quell'occasione, ci è stato detto che se il secondario viene chiuso su un resistore RL, dal primario si vede una resistenza pari a:



E, aggiungo ancora, che non so proprio cosa sia un'equazione differenziale. Sarà comunque mia cura andare a studiarle (ho visto che anche su questo sito c'è molto materiale ).

Grazie per il tempo e l'aiuto.

[IsidoroKZ]

Intanto - immagino ma vorrei aver conferma - il primo termine del secondo membro di questa equazione (Val) si riferisce alla tensione di alimentazione (altrove indicata con Vcc), è corretto?

Si`. Nei post, che non si rileggono con cura a distanza di tempo prima di pubblicarli, le incongruenze capitano e capita che la tensione di alimentazione si ritrovi con due nomi diversi, ma e` sempre lei.

Quante boiate ho detto?

Nessuna! Hai capito bene. L'unica cosa che non va tanto bene e` come si pilota il transistore. E` vero che fra corrente di base e corrente di collettore c'e` di mezzo il beta, ma non si pilota il transistore in corrente, ad anello aperto, perche' il valore del beta non si sa quanto valga.

[luigi2000]

Nello schema proposto qui:

viewtopic.php?f=1&t=18477

però, la corrente di base statica non è nulla. Risolvendo la maglia di ingresso, infatti, si trova:



Anche se, la posizione del punto di lavoro statico sulle caratteristiche d'uscita (appoggiato sull'asse delle VCE), ci indica che la corrente di collettore è invece nulla. E quindi è nulla anche quella di base? Mi sto impicciando!

[IsidoroKZ]

Quando indichi un link, devi mettere tutto il link, compreso electroyou.it/... ci pensa il sito a tagliarlo e a renderlo linkabile.

In assenza di segnale ci deve essere una corrente di collettore, ed e` anche grande. Il punto di polarizzazione e` Q nella figura del primo messaggio. La corrente di riposto Io deve essere tale che, moltiplicata per il carico riportato sul primario da` origine a una tensione pari all'alimentazione (e sul transistore la tensione raddoppia).

Quello che non mi piace nello schema del primo messaggio e` che si fissa la corrente di base, e quella statica di collettore chissa` dove va a finire.

Ma per capire il principio del classe A non guardare questi dettagli, considera solo che a riposo il transistore ha V di alimentazione sul collettore e una elevata corrente che lo attraversa (e fa la stufa).