CLASSES DE OPERAÇÃO

Fonte: RF Power Amplifiers and Projects 

A classe de operação de um estágio amplificador é definida pelo seu ângulo de condução, a porção angular de cada ciclo de excitação de RF, em graus, durante a qual a corrente de placa (ou corrente de coletor ou dreno no caso de transistores) flui. Isso, por sua vez, determina o ganho, a eficiência, a linearidade e as impedâncias de entrada e saída do amplificador.

• Classe A: O ângulo de condução é de 360°. A polarização CC e o nível de excitação de RF são ajustados de forma que o dispositivo não seja levado ao corte da corrente de saída em nenhum ponto do ciclo de tensão de excitação, de modo que alguma corrente de saída do dispositivo flua ao longo dos 360° completos do ciclo (veja a Figura 13.1A). A tensão de saída é gerada pela variação da corrente de saída que flui através da resistência de carga. A linearidade e o ganho máximos são alcançados em um amplificador Classe A, mas a eficiência do estágio é baixa. A eficiência teórica máxima é de 50%, mas de 25 a 30% é mais comum na prática.

• Classe AB: O ângulo de condução é maior que 180°, mas menor que 360° (veja a Figura 13.1B). Em outras palavras, a polarização CC e o nível de excitação são ajustados de forma que a corrente de saída do dispositivo flua durante aproximadamente mais da metade do ciclo de excitação, mas menos do que todo o ciclo. A eficiência é muito melhor do que a da Classe A, tipicamente atingindo 50-60% na potência de saída máxima. A linearidade e o ganho da Classe AB não são tão bons quanto os obtidos na Classe A, mas são muito aceitáveis ​​até mesmo para as aplicações SSB de alta potência mais rigorosas em Radioamadorismo.

Os amplificadores valvulados Classe AB são ainda definidos como Classe AB1 ou AB2. Na Classe AB1, a grade não é excitada positivamente, portanto, nenhuma corrente de grade flui. Praticamente nenhuma potência de excitação é necessária e o ganho é bastante alto, tipicamente de 15 a 20 dB. A carga no estágio de excitação é relativamente constante ao longo do ciclo de RF. A eficiência normalmente excede 50% na saída máxima.

Na Classe AB2, a grade é excitada positivamente nos picos e alguma corrente de grade flui. A eficiência geralmente atinge 60%, à custa de maiores exigências impostas ao estágio de excitação e linearidade ligeiramente reduzida. O ganho geralmente atinge 15 dB.

Figura 13.1 — Corrente de saída do dispositivo amplificador para várias classes de operação. Todas assumem um sinal de excitação senoidal.

Amplificadores de Potência de RF e Projetos 13.3

• Classe B: Ângulo de condução = 180°. A polarização e a excitação de RF são ajustadas de forma que o dispositivo seja cortado sem nenhum sinal aplicado (veja a Figura 13.1C), e a corrente de saída do dispositivo flui durante metade do ciclo de excitação. A eficiência geralmente atinge até 65%, com linearidade totalmente aceitável.

• Classe C: O ângulo de condução é muito menor que 180° — tipicamente 90°. A polarização CC é ajustada de forma que o dispositivo seja cortado quando nenhum sinal de excitação for aplicado. A corrente de saída flui apenas durante os picos positivos no ciclo de acionamento (veja a Figura 13.1D), portanto, consiste em pulsos na frequência de acionamento. A eficiência é relativamente alta — até 80% — mas a linearidade é extremamente baixa. Assim, os amplificadores de Classe C não são adequados para amplificação de sinais modulados em amplitude, como SSB ou AM, mas são bastante satisfatórios para uso em estágios de chaveamento liga-desliga ou com modulação de frequência ou fase. O ganho é menor do que para as classes de operação anteriores, tipicamente de 10 a 13 dB.

• As classes D a H usam várias técnicas de modo comutado e não são comumente encontradas em serviços de radioamador.

Sua principal virtude é a alta eficiência, e elas são usadas em uma ampla gama de aplicações especializadas de áudio e RF para reduzir os requisitos de alimentação e o calor dissipado. Essas classes de amplificadores de RF requerem técnicas de projeto e ajuste bastante sofisticadas, principalmente em níveis de potência elevados. 

A complexidade e o custo adicionais raramente, ou nunca, se justificariam para serviços de radioamador. A classe de operação é independente do tipo de dispositivo e da configuração do circuito (consulte o capítulo de Sinal Analógico). O dispositivo amplificador ativo e o próprio circuito devem ser aplicados exclusivamente para cada classe de operação, mas a linearidade e a eficiência do amplificador são determinadas pela classe de operação. Um projeto de amplificador inteligente não pode melhorar esses limites fundamentais. No entanto, um projeto e uma implementação ruins certamente podem impedir que um amplificador atinja seu potencial em eficiência e linearidade.