atividade pratica 2-Eletronica Analógica

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UNINTER 
NESTOR ALFREDO A. FAGUNDES 
AMPLIFICADORES TRANSTORIZADOS 
Atividade pratica 2 
ESTRELA 
2019 
2 
 
NESTOR ALFREDO A. FAGUNDES RU: 1946755 
AMPLIFICADORES TRANSTORIZADOS 
Atividade pratica 2 
Trabalho entregue para a disciplina de 
Eletrônica Analógica, da universidade 
UNINTER, com o intuito de obtenção da nota 
necessária para concluir a disciplina com 
êxito 
VIVIANA RAQUEL ZURRO 
ESTRELA, 2019 
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Sumário 
RESUMO ............................................................................................................ 4 
1. INTRODUÇÃO ............................................................................................ 4 
2. AMPLIFICADORES TRANSTORIZADOS .................................................. 5 
2.1. POLARIZAÇÃO DE UM TRANSISTOR ............................................... 5 
2.2. O TRANSISTOR COMO AMPLIFICADOR ........................................... 8 
2.3. RESPOSTA EM FREQUÊNCIA ......................................................... 11 
3. CONCLUSÃO ........................................................................................... 13 
 
 
4 
 
AMPLIFICADORES TRANSTORIZADOS 
Autor: Nestor Alfredo A. Fagundes 
Orientador: Viviana Raquel Zurro 
RESUMO 
Os transistores são a base para amplificadores de sinal, os amplificadores por 
sua vez recebem sinais com pequenas amplitudes na entrada e acabam por aumentar 
a potência de saída, aumentando a tensão e fornecendo corrente para o circuito. Para 
um correto funcionamento, temos que ter o transistor polarizado corretamente de 
acordo com o que vamos fazer com o circuito, é importante também que seja e testado 
no circuito, vendo como ele se comporta como amplificador e observando a resposta 
do circuito ao variar a frequência. 
Palavras-chave: Transistores, Amplificadores, Polarização, Resposta em 
frequência. 
1. INTRODUÇÃO 
O amplificador é um circuito utilizado para aumentar a potência de sinais 
analógicos aumentando a tensão e fornecendo corrente na saída do mesmo. O 
amplificador transistorizado, como o próprio nome diz, é um sistema que usa 
transistores junto com outros dispositivos não ativos para amplificar o sinal de entrada. 
Chama-se transistorizado porque usa dispositivos discretos (transistores), mas na 
realidade todos os amplificadores mesmo integrados (amplificadores operacionais) 
são compostos internamente por muitos transistores que configuram os circuitos 
internos de amplificação. 
O amplificador é considerado linear quando não modifica a forma de onda do 
sinal de entrada e a relação entre sinal de saída e sinal de entrada é determinada por 
uma constante (ganho). O amplificador pode ter ganho de tensão, ganho de corrente 
ou ambos. 
5 
 
É necessário que praticamente todos os sinais analógicos sejam amplificados 
antes de serem processados por sistemas tanto analógicos quanto digitais, e a 
unidade básica de amplificação é o transistor. 
2. AMPLIFICADORES TRANSTORIZADOS 
Amplificador é um equipamento que utiliza uma pequena quantidade de energia 
para controlar uma quantidade maior. Os mais conhecidos são amplificadores 
eletrônicos, principalmente aqueles usados para aplicações de áudio e para 
transmissão de rádio. A relação entre a entrada e a saída de um amplificador é 
denominada função de transferência do amplificador, e a magnitude da função de 
transferência é denominada de ganho. 
2.1. POLARIZAÇÃO DE UM TRANSISTOR 
Para trabalhar em aplicações analógicas o transistor deve ser polarizado para 
trabalhar na região ativa. Polarizar um transistor significa escolher o ponto de trabalho 
do mesmo. 
Exte experimento consiste em projetar um circuito amplificador transtorizado que 
posteriormente irá receber um sinal para ser amplificado. O circuito a ser projetado 
encontra-se abaixo. 
 
Figura 1: Circuito para polarização de um transistor 
6 
 
Para calcular os valores que precisamos para poder projetar o circuito, devemos 
seguir algumas equações que seguem: 
𝑉𝐶𝐸 = 
𝑉𝐶𝐶
2
 Equação 1 
𝐼𝐶 = 𝛽𝐼𝐵 Equação 2 
𝐼𝐸 = 𝐼𝐶 + 𝐼𝐵 Equação 3 
𝐴𝑉 = 
𝑉𝑜
𝑉𝑖
= −
𝑅𝐶
𝑅𝐸
 Equação 4 
Seguindo, para projetar o circuito temos os seguintes dados, o transistor que 
será usado é o BC337. 
𝛽 = 250 𝑉𝐵𝐸 = 0,7 𝐴𝑉 = −4 𝑉𝐶𝐶 = 15𝑉 𝑅𝑒 = 1𝐾Ω 𝑅2 = 10𝐾Ω 
De posse destes dados e observando as formulas, podemos calcular os 
parâmetros faltantes: 
𝑉𝐶𝐸 = 
𝑉𝐶𝐶
2
 𝑉𝐶𝐸 = 
15
2
 𝑉𝐶𝐸 = 7,5𝑉 
𝐴𝑉 = −
𝑅𝐶
𝑅𝐸
 −4 = −
𝑅𝐶
1𝐾Ω
 𝑅𝐶 = 4𝐾Ω Adotado 2x 2.2k em série = 4,4KΩ 
Considerando 𝐼𝐸 ≅ 𝐼𝐶 
𝑉𝐶𝐶 = 𝐼𝐶 . 𝑅𝐶 + 𝑉𝐶𝐸 + 𝐼𝐸 . 𝑅𝐸 15 = 𝐼𝐶 . (4,4𝐾 + 1𝐾) + 7,5 𝐼𝐶 = 1,38𝑚𝐴 
𝑉𝐸 = 𝑅𝐸 . 𝐼𝐸 𝑉𝐸 = 1𝐾 . 1,38𝑚 𝑉𝐸 = 1,38𝑉 
𝑉𝐵 = 𝑉𝐵𝐸 + 𝑉𝐸 𝑉𝐵 = 0,7 + 1,38 𝑉𝐵 = 2,08𝑉 
Por divisor de tensão 
𝑉𝐵 = 
𝑅2 . 𝑉𝐶𝐶
𝑅1+ 𝑅2
 𝑅1 = 
𝑅2 . 𝑉𝐶𝐶 + 𝑅2 . 𝑉𝐵
𝑉𝐵 
 𝑅1 = 
10𝐾 . 15 + 10𝐾 . 2,08
2,08
 
𝑅1 = 82,1KΩ Adotado 68K + 10K + 2x 2,2K em série = 82,4KΩ 
𝑉𝑅1 = 
𝑅1 . 𝑉𝐶𝐶
𝑅1+ 𝑅2
 𝑉𝑅1 = 
82,4𝐾 . 15
82,4𝐾+ 10𝐾
 𝑉𝑅1 = 
82,4𝐾 . 15
82,4𝐾+ 10𝐾
 𝑉𝑅1 = 13,37𝑉 
7 
 
Pelo teorema de Thevenin 
𝑉𝑡ℎ = 𝑉𝑏 𝑉𝑡ℎ = 2,08𝑉 
𝑅𝑡ℎ = 
𝑅1 .𝑅2
𝑅1+𝑅2
 𝑅𝑡ℎ = 
82,4𝐾 . 10𝑘
82,4𝐾+10𝐾
 𝑅𝑡ℎ = 8,91𝐾Ω 
𝐼𝑏 = 
(𝑉𝑡ℎ−𝑉𝑏𝑒)
𝑅𝑡ℎ+(𝛽+1) .𝑅𝑒 
 𝐼𝑏 = 
(2,08−0,7)
8,91𝐾+(250+1) . 1𝐾 
 𝐼𝑏 = 
(2,08−0,7)
8,91𝐾+(250+1) . 1𝐾 
 
 𝐼𝑏 = 5,3𝜇𝐴 
𝐼𝑒 = 𝛽 . 𝐼𝑏 𝐼𝑒 = 250 . 5,3 𝐼𝑒 = 1,32𝑚𝐴 
𝑉𝑐 = 𝐼𝑐 . 𝑅𝑐 𝑉𝑐 = 1,38𝑚 . 4,4𝑘 𝑉𝑐 = 6,07𝑉 
Após os cálculos efetuados, já sabemos como o circuito deve se comportar 
quando estiver em operação, desta forma podemos montar o circuito no protoboard e 
medir os valores que podem ser comparados. Na Tabela 1 ficam registrados os 
valores calculados e medidos 
 
Figura 1: Montagem do circuito no protoboard 
 
8 
 
Valores Calculado Medido 
𝑽𝑪𝑬[𝑽] 7,5 9,92 
𝑽𝑩𝑬[𝑽] 0,7 0,6 
𝑰𝑪[𝒎𝑨] 1,38 1,03 
𝑰𝑬[𝒎𝑨] 1,32 0,937 
𝑰𝑩[𝝁𝑨] 5,3 1 
Tabela 1: Valores calculados e medidos do circuito. 
Podemos notar que existe algumas variações entre os valores calculados e os 
medidos, isso se dá devido as tolerâncias dos componentes, durante o processo de 
fabricação. É muito difícil que se consiga um valor exato para os componentes. 
Também ocorrem alterações devido a pequenas variações da tensão da rede de 
distribuição. 
2.2. O TRANSISTOR COMO AMPLIFICADOR 
Agora utilizaremos o circuito que acabamos de montar e calcular a polarização, 
para que seja usado como amplificador. Para isso utilizaremos um gerador de sinal 
conectado a saída de áudio do computador. 
 
Figura 2: Circuito do amplificador 
9 
 
Na figura 2 está o circuito do amplificador, podemos notar que há 2 capacitores 
de 10𝜇𝐹. Estes capacitores são utilizados como filtro. O capacitor C1 é necessário 
para que o sinal de contínua de polarização da etapa anterior não tire o amplificador 
do seu ponto de operação. O capacitor C2 na saída serve para que o sinal de contínua 
de polarização desta etapa não apareça na etapa posterior. Os dois capacitores 
bloqueiam a tensão contínua, mas deixam passar o sinal a ser amplificado. 
Esclarecida esta parte, podemos partir para o protoboard e realizar os testes com 
o circuito montado de acordo com o esquema mostrado na figura 2. Abaixo vemos o 
circuito montado no protoboard. 
 
Figura 3: Circuito amplificador montado. 
Agora, vamos ao site http://onlinetonegenerator.com/ para poder gerar o sinal de 
entrada para o nosso circuito, utilizado juntamente com a placa geradora de sinal 
disponibilizada no Kit Boole disponibilizado pela UNINTER. 
Na tabela abaixo vemos como o amplificador se comporta comparando os 
valores calculados e os valores medidos. Percebe-se uma pequena diferença, isso 
acontece por que a situação real pode ter perdas, e os componentes tem tolerâncias 
que podem provocar esta pequena diferença.10 
 
Av calculado −
𝑅𝐶
𝑅𝐸
 Av medido 
𝑣𝑜
𝑣𝑖
 
-4,4 3,8 
Tabela 2: Valores de amplificação 
O sinal negativo de Av quer dizer que o sinal de saída está invertido, como 
mostrado na figura a seguir. 
 
Figura 4: Ondas de entrada e saída para ganho negativo 
Para este circuito, variamos o valor de tensão na entrada, e podemos observar 
que na saída temos praticamente 4 vezes o valor da entrada para valores pequenos, 
até 2,3V, como observamos no gráfico da figura 5. 
 
Figura 5: Resposta do amplificador. 
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Percebemos que o valor é linear até atingir o limite do circuito que neste caso é 
a partir de 2,5V em Vi, quando começamos a ter uma forma de onda diferente 
conforme mostrado na figura 6. 
 
Figura 6: Resposta do circuito para 10V em Vi. 
 
 
2.3. RESPOSTA EM FREQUÊNCIA 
O teste de resposta em frequência é de fundamental importância para todos os 
sistemas que trabalham qualquer tipo de sinal. Neste teste será possível constatar a 
faixa de frequências na qual o circuito responde corretamente. Desta forma é possível 
saber que tipo de sinal o amplificador vai poder amplificar (áudio, vídeo, sinais 
biológicos, temperatura, pressão, etc.). Este teste serve para verificar o desempenho 
de circuitos, equipamentos, sistemas e componentes eletrônicos e elétricos em 
relação a sinais compostos por harmônicos de várias frequências. 
Abaixo e acima de determinadas frequências chamadas frequências de corte a 
potência do sinal de saída cai abaixo da metade da potência que o mesmo tem entre 
as duas frequências (banda passante). Todo sinal cuja frequência seja inferior à 
frequência de corte inferior fL (L de Low) será rejeitado, e todo cuja frequência seja 
superior à frequência de corte superior fH (H de High) será rejeitado também. 
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No teste de resposta em frequência, as frequências de corte são aquelas para 
as quais o ganho (neste caso ganho de tensão) é igual a 70% do ganho na banda 
passante. 
O circuito é o mesmo da experiência anterior, mas agora vamos ajustar o gerador 
de sinais para fornecer um sinal senoidal de 1V de tensão de pico a pico (aproximado). 
Para o teste a frequência do sinal deverá variar entre 1Hz e 20kHz. Para cada valor 
de frequência sera medido um valor de tensão que está registrado na tabela 3. Não 
será possível verificar a frequência de corte superior devido a limitações do gerador. 
F[HZ] VI[V] VO[V] AV= VO/VI 
1 1,25 2,5 2,000 
2 1,25 2,7 2,160 
5 1,25 3,05 2,440 
10 1,25 3,2 2,560 
15 1,25 3,27 2,616 
20 1,25 3,34 2,672 
40 1,25 3,46 2,768 
60 1,25 3,61 2,888 
100 1,57 5,01 3,191 
300 1,57 5,02 3,197 
500 1,57 5,1 3,248 
1000 1,57 5,1 3,248 
3000 1,57 5,1 3,248 
6000 1,57 5,1 3,248 
13 
 
10000 1,57 5,2 3,312 
15000 1,57 5 3,185 
20000 1,57 4,8 3,057 
Tabela 3: Resposta em frequência. 
A partir dos dados da tabela, um gráfico pode ser construído para entender 
visualmente como funciona o corte do sinal 
 
Gráfico 1: Comportamento de tensão por frequência. 
Sabemos que todo sinal que está abaixo de 70% do ganho é desconsiderado, 
sendo assim todos valores abaixo de 2.8V serão desconsiderados. Portanto o sinal 
que será considerado está a partir de 60 Hz que é onde a tensão atinge 2.88V. 
3. CONCLUSÃO 
Um amplificador permite que se tenha amplificação de tensão, corrente ou 
potência, mas somente é considerado linear quando a variação do ponto de operação 
em torno de seu valor estático é de baixa amplitude, pois para grandes variações, 
podem acontecer distorções no sinal de saída. 
2,888
0,000
0,500
1,000
1,500
2,000
2,500
3,000
3,500
1 10 100 1000 10000 100000
Av= Vo/Vi