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EletrônicaEletrônica básica - Prática

Amplificador em emissor comum

Amplificador em emissor comum

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Amplificador em emissor comum © SENAI-SP, 2003

Trabalho editorado pela Gerência de Educação da Diretoria Técnica do SENAI-SP, a partir dos conteúdos extraídos da apostila homônima, Amplificador em Emissor Comum - Prática, SENAI - DN,

RJ, 1986

CapaGilvan Lima da Silva DigitalizaçãoUNICOM - Terceirização de Serviços Ltda

SENAIServiço Nacional de Aprendizagem Industrial

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Sumário

Prática 5 Amplificação em emissor comum11 Resumo 23 Referências bibliográficas 29

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Prática

Exercício 1 1. O que são “sinais elétricos”?

2. O que é “amplificação”?

3. O que é ganho de um “estágio” amplificador?

4. Qual é a equação que define o ganho de um estágio amplificador? 5. Como é possível determinar, na prática, o ganho de um estágio amplificador?

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6. que é “ganho total” de um amplificador?

Exercício 2 1. Por que os estágios amplificadores em emissor comum são os mais utilizados?

As questões 2 e 3 referem-se ao circuito colocado a seguir.

2. O que acontece com a tensão de saída do estágio: a. se for colocado um sinal positivo na entrada:

b. se for colocado um sinal negativo na entrada:

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3. O que se pode dizer sobre a relação de fase entre a corrente de coletor e a tensão de saída base no sinal de entrada, nos amplificadores de emissor comum.

4. Complete os gráficos abaixo com base no sinal de entrada.

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5. Projete na curva característica apresentada as variações de IC e VCE conforme o sinal de entrada.

Exercício 3

1. Como se pode eliminar um nível de tensão ou corrente contínua que acompanha um sinal, a fim de amplificá-lo?

2. Identifique, no circuito abaixo, os elementos polarizados e os acopladores.

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3. Qual a vantagem e a desvantagem da inclusão de um resistor de emissor em um estágio amplificador?

4. Qual é a finalidade do capacitor de desacoplamento?

5. Desenhe um estágio amplificador completo (com capacitor de desacoplamento e transistor PNP).

6. Classifique, em termos genéricos, as características de um estágio amplificador em emissor comum:

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Amplificação em emissor comum

Objetivos • Determinar, por processo prático, o ganho de um estágio amplificador em emissor comum. • Verificar relações de fase entre os sinais.

• Verificar a influência do resistor de emissor e do desacoplamento sobre o ganho do estágio.

• Determinar experimentalmente as impedâncias de entrada e saída do estágio amplificador.

Equipamentos • Fonte de C - 12V;

• Osciloscópio duplo traço;

• Gerador de funções;

• Multímetro.

Listas de Materiais • Semi condutores

-T1-Transistor de sinal, NPN

ICM > 20mAPC > 100mW VCEO > 20V100 < β < 300

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• Capacitores

• Diversos

-S 1 - chave liga-desliga -P1-potenciômetro linear de 4,7kΩ

-P2-potenciômetro linear de 10kΩ

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Ponto de operação 1. Monte o circuito da figura a seguir.

2. Calcule o resistor de base para que o ponto de operação seja: VCEQ = 6V IC = 6mA. Considere um transistor com β = 200.

3. Conecte o resistor RB ao circuito. 4. Ajuste a fonte e conecte ao circuito.

5. Meça o valor de VCEQ e verifique se está no valor desejado (tolerância de ± 0,5V).

Observação Caso o VCEQ desejado não seja obtido faça a correção necessária para obtê-lo.

6. Anote a seguir, os dados do ponto de operação.

VCEQ =V
VRCQ =V

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Amplificação

1. Acrescente o divisor de tensão e o gerador de funções ao circuito, conforme mostra a figura a seguir.

Observação: O divisor de tensão (10kΩ - 100Ω) receberá o sinal do gerador e entregará apenas 1/100 do sinal na entrada do gerador.

2. Ligue o gerador de funções e ajuste para 1kHZ, senoidal, 1Vpp. Qual é a tensão de pico a pico do sinal aplicado à entrada do amplificador?

3. Conecte o canal 1 do osciloscópio na saída do circuito e meça o sinal de pico a pico (com máxima precisão possível).

VSAÍDA pico a pico =V

4. Determine o ganho do estágio amplificador.

AV = ENTppSAÍDAppV

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Verificação da relação de fase entre saída e entrada 1. Ligue o segundo canal do osciloscópio.

2. Ajuste os controles do osciloscópio listado a seguir.

Canal 1Canal 2 Vertical - 0,5V/div Modo - AC

Vertical - 1V/div Modo - AC

Sincronismo Horizontal Fonte: Canal 1 Modo: Automático

Base de tempo: 0,2ms/div Ajuste fino: CAL

3. Posicione a senóide presente na tela (sinal de saída) de modo que ocupe a parte superior da tela.

4. Conecte o canal 2 do osciloscópio à saída do gerador de sinais (sinal de entrada).

5. Posicione o sinal de entrada de modo que não haja sobreposição com o sinal de saída.

6. Desenhe, na tela abaixo, as figuras observadas no osciloscópio.

É possível observar que o sinal de saída (parte superior da tela) é uma versão amplificada e invertida do sinal de entrada?

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Qual é a relação de fase entre o sinal de saída e o sinal de entrada em um estágio amplificador em emissor comum?

7. Mude o seletor de forma de onda do gerador de funções para onda quadrada e observe o osciloscópio. A relação de fase depende do tipo de sinal amplificado?

8. Desligue a fonte e gerador de funções.

Atuação do Desacoplamento de Emissor 1. Monte o circuito apresentado na figura a seguir.

2. Posicione a chave S1 para desligada. 3. Ligue a fonte.

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VB = VR5 =V
VE = VR7 =V
VCE =V
VSAÍDA =V

4. Meça os valores do ponto de operação.

5. Ligue a chave S1, ligando o desacoplamento do emissor. 6. Meça novamente os valores do ponto de operação.

VB =V
VE =V
VCE =V
VSAÍDA =V

7. Compare os valores do item 4 e 6

A ligação do capacitor de desacoplamento interfere nas tensões de polarização? Por quê?

9. Ajuste o gerador de funções para senoidal, 1kHZ, 3Vpp e conecte ao circuito. Qual é a tensão pico a pico do sinal aplicada ao circuito?

VENTRADAppmV

10. Meça o sinal de saída do circuito. Use o canal 1 do osciloscópio com a chave seletora de ganho vertical posicionada em 50mV/div.

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1. Determine o ganho do circuito.

AV = ENTRADAppSAÍDAppV

12. Passe a chave seletora de ganho vertical para 1V/div.

13. Ligue o capacitor de desacoplamento, observando o que acontece com o sinal de saída. O que acontece com o sinal de saída quando o emissor é desacoplado?

Que conclusão se pode tirar sobre o ganho do estágio com e sem desacoplamento?

14. Determine o ganho do estágio com o emissor desacoplado. AV = _

15. Desligue a fonte e o gerador de funções.

Determinação da impedância de entrada

1. Desligue o divisor de tensão (R2 - R3) da entrada do circuito. Confira se a chave S1 está fechada.

2. Remonte a entrada do circuito conforme mostra a figura a seguir.

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3. Ajuste o potenciômetro P1 para a mínima resistência.

4. Ligue a fonte e ajuste o gerador de funções de forma a obter o máximo sinal sem distorção na saída do amplificador.

VA =Vpp

5. Meça a tensão pico a pico do sinal no ponto A. 6. Passe o osciloscópio para o ponto B.

7. Ajuste o potenciômetro de forma que o sinal presente no ponto B tenha a metade da amplitude encontrada no ponto A.

8. Desligue a fonte e desconecte o potenciômetro do circuito, tomando cuidado para não alterar a posição do cursor.

9. Determine a impedância de entrada do estágio, medindo a resistência do potenciômetro.

Zi = _Ω

10. Desligue a chave S1 e repita os itens 2 a 9. Zi = _Ω

O que se pode afirmar comparando os valores de Zi do estágio com emissor acoplado e desacoplado?

Em qual dos casos Zi é maior?

1. Desligue a alimentação e o gerador de funções.

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Determinação da impedância de saída

1. Retire o potenciômetro P1 da entrada, conectando C1 diretamente ao circuito e ligue a chave S1.

2. Ligue a fonte e o gerador de sinais.

3. Ajuste o nível do sinal de entrada de forma a obter o maior sinal de saída possível sem distorção.

VSAÍDA =Vpp

4. Meça a tensão pico a pico do sinal de saída (após o capacitor C3).

5. Desligue a fonte e conecte o potenciômetro P2 à saída do circuito conforme mostra a figura a seguir.

6. Ajuste o potenciômetro P2 para a máxima resistência. 7. Ligue a fonte de alimentação.

8. Ajuste o potenciômetro P2 de forma que o sinal no ponto A tenha a metade da amplitude encontrada no item 4.

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9. Desligue a fonte, retire o potenciômetro e determine a impedância de saída do estágio. Zo = _Ω

Se a saída deste estágio amplificador tivesse que ser ligada à entrada de outro circuito, qual deveria ser a impedância de entrada deste outro circuito para obter a máxima transparência de potência?

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Resumo

Amplificação de sinais elétricos

Sinal elétrico é toda variação de corrente ou tensão que conduz uma informação. Os sinais podem ser puros ou sobre um nível de tensão contínua.

Sinal puroSinal sobre um nível de C

Em muitas ocasiões é necessário amplificar os sinais elétricos. A amplificação é um processo que visa aumentar a intensidade de um sinal elétrico.

Os estágios amplificadores propiciam um ganho ao sinal, que corresponde a relação entre o sinal obtido na saída e o sinal aplicado à entrada.

G = EntradadeSinal

SaídadeSinal

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Os estágios amplificadores podem ser ligados um após o outro, propiciando um ganho total que corresponde ao produto dos ganhos individuais.

GT = G1 x G2 xx Gn

Estágio amplificador em emissor comum É um tipo de circuito que proporciona alto ganho de tensão e de corrente.

O princípio de funcionamento baseia-se na mudança do ponto de operação causada pelo sinal aplicado a entrada.

Quando o sinal de entrada é positivo a corrente de sinal se soma a de polarização.

Isso faz com que IB e IC aumentem, enquanto VCE ( ou VSAÍDA) diminua, acompanhando a forma do sinal de entrada.

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Quando o sinal de entrada é negativo a corrente de sinal é subtraída da corrente de polarização. Isto resulta em que IB e IC diminuam, enquanto que VCE (ou VSAÍDA) aumenta, obedecendo a forma do sinal de entrada.

Os valores de tensão e corrente podem ser encontrados a partir da curva característica e da reta de carga.

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As características importantes do estágio amplificador em emissor comum são: • Ganho de corrente = alto (dezenas de vezes).

• Ganho de tensão = alto (dezenas de vezes).

• Impedância de entrada = média (centenas de Ohms).

• Impedância de saída = alta ( antenas até milhares de Ohms).

Acoplamento do Sinal e Desacoplamento do Emissor

Para que os estágios amplificadores possam ser ligados um após o outro sem que as tensões de polarização individuais interfiram nos pontos de operação utilizam-se os elementos de acoplamento.

Os capacitores ou transformadores são usados como acopladores, porque transferem o sinal mas bloqueiam as tensões contínuas de polarização.

Além dos elementos acopladores costuma-se acrescentar um resistor de emissor ao estágio amplificador.

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A colocação do resistor melhora a estabilidade térmica do circuito, mas reduz sensivelmente o seu ganho.

Por esta razão o resistor de emissor é desacoplado através de um capacitor que possibilita obter um estágio de alto ganho mas estável termicamente.

Propriedades do estágio amplificador em emissor comum

O quadro a seguir apresenta um resumo das propriedades típicas dos estágios amplificadores em emissor comum.

Características Classificação genérica

AiAlto - dezenas de vezes AvAlto - dezenas de vezes ZiMédia - centenas de ohms

Estágio amplificador em emissor comumZoAlta - centenas ou milhares de ohms

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Referências bibliográficas

SENAI/DN. Amplificador em emissor comum, prática. Rio de Janeiro, Divisão de Ensino e Treinamento, 1986. (Série Eletrônica Básica).

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Eletrônica básica

1. Tensão elétrica41. Diodo semi condutor 2. Corrente e resistência elétrica42. Retificação de meia onda 3. Circuitos elétricos43. Retificação de onda completa 4. Resistores44. Filtros em fontes de alimentação 5. Associação de resistores45. Comparação entre circuitos retificadores 6. Fonte de CC46. Diodo emissor de luz 7. Lei de Ohm47. Circuito impresso - Processo manual 8. Potência elétrica em C48. Instrução para montagem da fonte de C 9. Lei de Kirchhoff49. Multímetro digital 10. Transferência de potência50. Diodo zener 1. Divisor de tensão51. O diodo zener como regulador de tensão 12. Resistores ajustáveis e potenciômetros52. Transistor bipolar - Estrutura básica e testes 13. Circuitos ponte balanceada53. Transistor bipolar - Princípio de funcionamento

14. Análise de defeitos em malhas resistivas54. Relação entre os parâmetros IB, IC e VCE 15. Tensão elétrica alternada55. Dissipação de potência e correntes de fuga no transistor

16. Medida de corrente em CA56. Transistor bipolar - Ponto de operação 17. Introdução ao osciloscópio57. Polarização de base por corrente constante 18. Medida de tensão C com osciloscópio58. Polarização de base por divisor de tensão 19. Medida de tensão CA com osciloscópio59. Regulador de tensão a transistor 20. Erros de medição60. O transistor como comparador 21. Gerador de funções61. Fonte regulada com comparador 2. Medida de freqüência com osciloscópio62. Montagem da fonte de C 23. Capacitores63. Amplificador em emissor comum 24. Representação vetorial de parâmetros elétricos CA64. Amplificador em base comum 25. Capacitores em CA65. Amplificador em coletor comum 26. Medida de ângulo de fase com osciloscópio66. Amplificadores em cascata 27. Circuito RC série em CA67. Transistor de efeito de campo 28. Circuito RC paralelo em CA68. Amplificação com FET 29. Introdução ao magnetismo e eletromagnetismo69. Amplificador operacional 30. Indutores70. Circuito lineares com amplificador operacional 31. Circuito RL série em CA71. Constante de tempo RC 32. Circuito RL paralelo em CA72. Circuito integrador e diferenciador 3. Ponte balanceada em CA73. Multivibrador biestável 34. Circuito RLC série em CA74. Multivibrador monoestável 35. Circuito RLC paralelo em CA75. Multivibrador astável 36. Comparação entre circuitos RLC série e paralelo em CA76. Disparador Schmitt 37. Malhas RLC como seletoras de freqüências77. Sensores 38. Soldagem e dessoldagem de dispositivos elétricos 39. Montagem de filtro para caixa de som 40. Transformadores

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