Capítulo 021

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Amplificadores
A amplificação de um sinal elétrico é fundamental para a maioria dos aparelhos eletrônicos. A montagem de um circuito amplificador vai depender em grande medida da frequência do sinal que queremos amplificar. Podemos ter sinais de frequências baixas, altas e intermédias. As de baixa frequência coincidem aproximadamente com o intervalo dos sinais audíveis (20Hz a 20KHz).
Um dos objetivos principais da eletrônica é a amplificação dos sinais. Como sabemos, a amplificação consiste em receber um sinal qualquer e, após atravessar um circuito, mandar um sinal maior que o recebido. A importância deste processo é evidente, não temos mais que observar o funcionamento da maioria dos aparelhos eletrônicos e comprovaremos que no seu interior se produz de alguma forma uma amplificação. Assim, como exemplo mais evidente, temos os equipamentos musicais. Por um lado estão as cabeças onde se vai lendo uma fita cassette, a qual é simplesmente uma série de pequenos valores de um campo magnético, que são interpretados pelo equipamento e, após um processo de amplificação, esses valores notavelmente aumentados são enviados a um alto-falante. Mais ilustrativo talvez seja o funcionamento de um toca-discos. Aqui, os pequenos sulcos do vinil fazem mover uma agulha. Este pequeníssimo movimento da agulha produz correntes e tensões igualmente pequenas e, após um processo de amplificação, estes valores são aumentados fazendo mover os cones de um alto-falante. 
Outro exemplo não tão ilustrativo, embora muito mais importante ainda que o dos equipamentos musicais, consiste na amplificação de ondas eletromagnéticas. 
As ondas eletromagnéticas são a forma em que mandamos informação através do "ar" e de maneira imperceptível dado que não se podem ver nem ouvir. Os exemplos mais comuns de ondas eletromagnéticas são as ondas de rádio e de televisão. Quando uma rádio recebe uma onda eletromagnética concreta, isto é, com certa frequência, esta é transformada em correntes e amplificada antes de passar a mover um altofalante e poder reproduzir a informação que a onda contém. Por último, podemos falar dos cada vez mais utilizados leitores óticos, bem sejam de discos compactos ou de CD-ROM, cujo funcionamento consiste em converter variações microscópicas da intensidade de um raio laser em variações, suficientementemente aumentadas, de correntes elétricas capazes de "excitar" os alto-falantes no caso dos discos compactos, ou de serem interpretadas por um computador no caso dos CD-ROM. 
Poderíamos estender-nos quanto quiséssemos explicando o funcionamento de todos e cada um dos aparelhos eletrônicos que existem atualmente e veríamos como, em algum momento, de uma forma ou de outra, sempre é requerida a amplificação de um sinal elétrico. 
Amplificadores ideais 
Vamos ver, pois, em que consiste a amplificação, seus tipos e demais características. Em primeiro lugar, há que deixar claro que o termo amplificação engloba todas as distintas classes de amplificação que existem. Falaremos pois de amplificação de tensão quando o valor incrementado seja uma diferença de potencial; igualmente se dirá que um amplificador de intensidade é aquele que aumenta o valor de uma corrente e um amplificador de potência é o que aumenta o valor da potência.
Um amplificador ideal é aquele que reproduz a saída de maneira "exata" ao recebido à entrada mas aumentado. Se, de alguma maneira, pudéssemos ver a forma da onda que entra a um amplificador ideal e a da onda que sai, seria como se a onda da saída fosse a onda da entrada vista com uma lupa. Fazendo um inciso, diremos que o aparelho que nos permite visualizar essas ondas é o osciloscópio. 
Voltando ao amplificador ideal há que dizer que, como de se esperar, este não existe; isto é, não existe nenhum amplificador capaz de aumentar um sinal sem modificar absolutamente nada. Quanto mais diferente a entrada da saída pior será a amplificação. Isto é o que se conhece com o nome de "distorção". 
Transistores na amplificação
Uma vez vista a importância dos amplificadores nos dispositivos eletrônicos vamos ver como se pode levar a cabo num circuito. Um dos elementos mais importantes nos circuitos de amplificação são os transistores.	
Um BJT podia trabalhar como uma fonte governada quando estava polarizado na região ativa direta. É nesta região onde se vão utilizar os transistores amplificadores. Para polarizar um transistor numa zona determinada, como já sabemos, há que aplicar-lhe tensões e correntes adequadas. Estas tensões e correntes são contínuas e vão fazendo com que o transistor se mantenha no ponto de trabalho que nos interesse. Uma vez conseguido isto é quando passamos a aplicar "o sinal". Um sinal consiste numa tensão e numa corrente que variam no tempo. Este sinal vai se "somar" à tensão e corrente contínuas (quer dizer, que não variam com o tempo) que já existiam devido à polarização do transistor. Ao sobreporem-se os valores da tensão e da corrente (quer dizer, a tensão variável do sinal que mandamos com a tensão de polarização e igualmente a intensidade variável do sinal com a intensidade que circula devido à polarização) se pode chegar a produzir uma mudança no ponto de trabalho do transistor. Isto significa que o transistor deixa de estar na zona ativa e passa à zona de saturação ou à zona de corte. Esta mudança de zona de trabalho do transistor se traduziria, no nosso amplificador, na aparição de uma distorção; dado que o sinal de entrada não se corresponderia muito com o sinal de saída. 
Assim pois, vemos que o tipo de sinal que mandamos vai ter restringidos os valores das suas oscilações, dado que oscilações grandes demais poderiam chegar a cortar 
ou a saturar o transistor produzindo uma indesejável distorção.
Outro fator que devemos ter em conta quando falemos de amplificação vai ser a " frequência". Como já sabemos, a frequência é a velocidade com a que oscilam os valores do sinal. Assim, quando falemos de sinais de baixa frequência estaremos referindo a oscilações que podem variar 
desde umas poucas vezes por segundo até umas 20.000 vezes por segundo. Para sermos mais precisos nos termos que utilizamos diremos que a frequência se mede em hertz. Um sinal com uma frequência de, por exemplo, 150 Hertzs consiste num sinal que muda de valor 150 vezes cada segundo. 
O nome de Hertz provém do físico alemão Heinrich Hertz que, em 1887, produziu pela primeira vez na história uma onda eletromagnética dando lugar posteriormente à aparição do rádio, da televisão, etc. 
A importância da frequência na amplificação é tal que, na hora de desenhar um circuito amplificador, o primeiro que se tem que considerar é que frequência vai ter o sinal que queremos amplificar. Portanto, os amplificadores se dividirão, em geral, em três grandes grupos: amplificadores para baixas frequências, amplificadores para altas frequências e amplificadores para frequências intermédias.
Amplificadores de baixa freqüência
Com um só transistor podíamos conseguir amplificar a corrente, a tensão ou ambas, dependendo da configuração na que se encontrasse: base comum, emissor comum ou coletor comum. Esta é pois a razão pela que os transistores vão ser peças fundamentais na construção de um amplificador. Não obstante, a amplificação produzida por um só transistor não vai ser suficiente para os nossos propósitos. 
Teremos, portanto, que desenvolver a nossa imaginação e tentar aproveitar esta característica dos transistores para produzir uma amplificação maior. O resultado desta procura é o que se conhece com o nome de "etapas em cascata". Montar circuitos em cascata consiste em ligar a saída amplificada de um circuito à entrada de outro circuito amplificador e assim sucessivamente; conseguindo um maior efeito devido ao fato de que a amplificação produzida por um se soma à do seguinte. 
No entanto, esta forma de ligar duas etapas, denominada "acoplamento", não é tão simples como pareceà primeira vista. Para ver a razão desta dificuldade no acoplamento entre etapas suponhamos que temos duas etapas acopladas; cada uma das etapas está formada por um transistor e um circuito para polarizá-lo. Cada circuito polarizador proporciona uma tensão constante ao seu transistor para que este se mantenha no ponto de trabalho adequado. Ao aplicar o sinal à primeira etapa obtemos à saída outro sinal amplificado que está por sua vez sobreposto com a tensão fornecida pelo circuito polarizador. Destas duas tensões que obtemos à saída temos que eliminar a tensão contínua dado que, do contrário, se sobreporia à tensão do circuito polarizador da segunda etapa produzindo uma mudança notável no ponto de trabalho do seguinte transistor, podendo chegar inclusive a destruí-lo devido à forte polarização inversa que se produziria neste. 
Tipos de acoplamento
Para eliminar a tensão contínua é muito importante o tipo de acoplamento entre etapas que escolhemos. Há três tipos: acoplamento por R-C, acoplamento por transformador e acoplamento direto. 
O acoplamento R-C é o mais usado. Consiste em colocar entre as duas etapas um capacitor cuja missão é eliminar a componente contínua da etapa anterior e um resistor que é o Rc, resistor de coletor, de onde se tomará a saída da etapa anterior. É muito importante a colocação de um capacitor dado que este só permite a passagem do componente de alternada, assegurando que a componente contínua da etapa anterior não se vai somar à nova etapa e, portanto, não vai desviar o seu ponto de trabalho.
O acoplamento por transformador consiste em colocar um transformador, como o seu nome indica, entre as duas etapas que queremos unir. A colocação deste transformador conseguirá, como no acoplamento R-C, que só passe a corrente alternada da primeira etapa, conservando assim o ponto de trabalho da segunda. 
Por último, no acoplamento direto, se une uma etapa a outra "diretamente", isto é, sem usar nenhum intermediário como resistor, capacitor, etc. O transistor de cada etapa se polariza com o componente de contínua da etapa anterior. Se costuma usar este tipo de acoplamentos para circuitos que requerem uma resposta muito baixa em frequência. Também é comum o uso deste acoplamento em circuitos muito complexos, dado que reduz o número de componentes. Mas este tipo de circuitos tem muitos inconvenientes. Por exemplo, qualquer mudança ou distorção que se produza se irá transmitindo de etapa em etapa e, além disso, também será amplificada pelo que, ao final, a distorção que obtenhamos será enorme. O ponto de trabalho dos transistores tampouco será estável, dado que a corrente contínua não vai ser filtrada de uma etapa a outra.
Ao ter várias etapas em cascata temos que procurar em primeiro lugar que o acoplamento entre elas seja o desejado, não permitindo a passagem da corrente contínua de uma etapa a outra, e depois temos que manter o ponto de trabalho estável, tal e como o fazíamos em qualquer circuito de transistor simples, mantendo a polarização fixa mediante o uso de resistores. Também temos que ver que os nossos transistores sejam estáveis diante das variações da temperatura, pelo que colocamos um resistor de emissor e um capacitor que ajudam na estabilização. 
Amplificação da potência
Normalmente, um amplificador está formado por duas partes bem diferenciadas. Em primeiro lugar, temos as etapas que vão conseguindo uma amplificação do sinal de tensão de entrada. Este sinal amplificado passa a uma segunda parte, onde se vai produzir uma amplificação de potência que é a que se vai usar para "alimentar" o aparelho que se deseja excitar. 
Dentro de um mesmo circuito as diferentes etapas podem estar acopladas por métodos diferentes. Assim pois, podemos ter a primeira e a segunda acopladas com um resistor e um capacitor, a segunda e a terceira unidas mediante um transformador e o quarto transistor estar unido diretamente ao terceiro sem nenhum "intermediário". Estas etapas estariam produzindo uma primeira amplificação da tensão. Depois teríamos a etapa de saída que, como dissemos, será a encarregada de amplificar a potência. Esta etapa está formada por um ou mais transistores , resistores e em alguns casos um transformador. Tem características similares às das outras etapas, mas o transistor tem que estar preparado para aguentar a potência que vai amplificar assim como a passagem de corrente que também será importante, ao passo que a missão dos anteriores era simplesmente aumentar a tensão. Nesta última etapa se vai produzir uma adaptação de impedâncias entre a saída do transistor e a carga final. Podemos encontrar-nos com um problema e é que a impedância de saída do transistor seja muito alta e a que a carga que apliquemos à potência seja muito baixa. Para solucionar este problema se costuma empregar um transformador cuja impedância primária seja tão alta como a do transistor e a secundária seja tão baixa quanto a carga de saída. Um circuito típico de saída está formado por um transistor ligado a um capacitor para impedir a passagem da corrente contínua. Um resistor que fixa a polarização, um Re, resistor de emissor, e um capacitor para que o circuito seja estável diante das variações de temperatura e, por último, um transformador que acople as impedâncias de saída do circuito e de entrada ao aparelho" que liguemos. 
Classes de amplificadores	
Um circuito amplificador tem a missão de aumentar o sinal de entrada e obter um sinal de saída de igual forma mas maior que o de entrada. Dentro dos circuitos há muitas classificações. Vamos descrever brevemente uma classificação conforme seja a forma em que se amplifica o sinal de saída. Podemos encontrar-nos com amplificadores classe A, AB, B e C. 
O amplificador de classe A é o mais "linear" de todos, isto é, o sinal de saída é uma réplica exata do de entrada, mas amplificado. A distorção que se produz é praticamente nula, no entanto, o inconveniente desta classe é que se produz muito pouca amplificação da potência.
 A amplificação de tipo AB não reproduz tão bem o sinal como o A, esta apresenta um corte em parte do sinal. 
No sinal do amplificador de classe B também se produz um corte durante meio ciclo, no qual o sinal se anula completamente. É uma classe muito importante e se usa em amplificadores de potência. 
Por último, nos amplificadores de classe C se produz uma grande distorção na saída que pode corrigir-se com circuitos acoplados e, no entanto, é um grande amplificador de potência.
 Resumindo, nestes tipos de circuitos ou temos uma distorção muito baixa que vai acompanhada de um ganho de potência muito pobre, ou um grande ganho de potência que vai acompanhado de uma grande distorção, embora esta possa ser corrigida mediante algum circuito adicional.
Adaptado do “curso de eletrônica” da Editora F&G S.A (1995)
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Os repetidores recebem as ondas eletromagnéticas e as amplificam para enviá-las a maior distância.
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A variedade de amplificadores que existe é enorme devido à sua grande utilidade.
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 Na última etapa de um amplificador é onde se produz o aumento de potência.
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Em um acoplamento por RC o capacitor impede que a corrente contínua passe à seguinte etapa.
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Duas etapas podem estar acopladas usando um transformador.
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Em um circuito em cascata podemos unir as etapas usando diferentes tipos de acoplamento.
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 Circuito amplificador de áudio.
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 Os transistores de duas etapas podem estar unidos diretamente sem usar nenhum intermediário.
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O som que sai do microfone é amplificado até sair pelo alto-falante.
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Para conseguir um maior aumento do sinal de entrada se utilizam os circuitos em cascata.
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A televisão e outros muitos aparelhos eletrônicos levam amplificadores para poder ouvir o sinal que emitem.
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Para poder ouvir os sons que emite uma rádio é necessário que um amplificador os aumente antes.
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Os amplificadores são circuitos formados principalmente por transistores.
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 A finalidade de um amplificador é aumentar o sinal de entrada.