Capítulo 024

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Projeto de um circuito amplificador
Talvez um circuito amplificador não seja o início do circuito didático que podíamos pretender, mas não cabe dúvida de que servirá como "abertura" para aqueles leitores que pouco a pouco se irão "adaptando" a esta droga suave que constitui a eletrônica. 
O cálculo de equipamentos eletrônicos costuma ser algo complexo mas, se o tomamos com a suficiente paciência, podemos chegar a comprovar que os resultados são ainda mais significativos do que a priori podíamos esperar.
Para iniciar-nos no que é o cálculo de circuitos vamos centrar-nos no desenho, do princípio ao fim, de uma etapa amplificadora a transistor. O cálculo de qualquer desenho pode ser simplificado em grande medida se partimos de umas premissas de esquematização do trabalho a realizar. Uma forma de realizar isto, bem definidas do que o processo de desenho implica. 
Projeto de um circuito
Como indicamos antes, o passo prévio a todo projeto passa por estipular as etapas que este inclui. Se ao projeto de cálculo e desenho que vamos comentar à continuação se quer impregnar o toque didático básico teremos de modificar ligeiramente os passos a dar, sem que isso influa no resultado final. Os passos a realizar no nosso particular desenho serão:
Cálculo e desenho de uma etapa 
Amplificadora
Passo 1º: definição do tipo de circuito requerido, assim como das características que o mesmo deve cumprir. 
Passo 2º: escolha do tipo de transistor adequado aos requerimentos especificados no passo anterior. 
 Passo 3º: procura e análise dos dados concernentes ao transistor selecionado para a montagem. 
Passo 4º: cálculo do circuito previsto 
partindo do esquema estipulado no passo 1º. 
Passo 5º: montagem e verificação do 
circuito.
 Uma vez conhecidos os passos a levar a cabo tão só nos resta dar o pontapé de saída e dizer mãos à obra! 
Definição do circuito
Como ponto de partida do nosso projeto temos que centrar-nos no que desejamos que o mesmo realize, nas necessidades de alimentação previstas e no tipo de montagem escolhida (se tivesse várias opções para a realização do mesmo). Em concreto e para a montagem que à continuação vamos comentar contamos com as seguintes premissas iniciais: - Trata-se de uma etapa amplificadora simples. - O ganho da mesma terá um valor = 10
A alimentação para a montagem será de 9 Vcc.
- O circuito será um amplificador em modo emissor comum. Com estas condições podemos já pré-definir um esquema do circuito. Se trata de um amplificador que trabalha em modo de emissor comum, cuja base se polariza por meio de um divisor de tensão e cuja estabilização térmica se consegue por meio de um conjunto paralelo RC no seu emissor. 
Escolha do transistor adequado
A escolha do transistor dependerá em grande medida da missão que o mesmo tenha que realizar e dos parâmetros que rodeiam o mesmo, como são: ganho, tensões entre terminais, tensão disponível para alimentação, etc. Como exemplo nós optamos pela utilização de um transistor de bom resultado em frequências baixas e cuja potência (mediana) e ganho nos permitam trabalhar, ao mesmo tempo que seja de fácil localização no mercado e o seu custo não seja excessivo; a escolha é clara, se trata do BD137. 
Localização de dados particulares
Se localizamos num manual técnico a definição concernente ao transistor escolhido (BD137) para o desenho obteremos algo similar a isto: "Transistor de silício planar epitaxial do tipo NPN em cápsula de plástico TO126. Transistor complementar do BD 138, se concebe fundamentalmente para as etapas de excitação complementar nos amplificadores Hi-Fi. Do mesmo modo se recomenda como excitador simples naqueles casos nos que a tensão e dissipação sejam elevadas...	
Definições técnicas à margem, o que sim podemos, e devemos, fazer, é interpretar estes dados em função das nossas necessidades. Em qualquer tabela de dados e/ou equivalências podemos obter os parâmetros mais destacados do BD 137. Estes são: 
Tipo de transistor... .... .... .... NPN
Vcb máxima... .... .... .... .... .... 60 V 
Vce máxima... .... .... .... .... .... 60 V
Veb máxima... .... .... .... .... .... 5 V
P. Máxima... .... .... .... .... .... . 12 W
Ganho de corrente (Hfe)... .. . 60
Encapsulamento tipo... .... .... . TO 126
Uma vez obtidos estes dados nas tabelas podemos passar ao cálculo dos valores particulares para a nossa pequena etapa amplificadora.
Cálculo do circuito
Partimos da premissa de que o nosso circuito trabalhará com uma intensidade em repouso de 10 mA. O primeiro parâmetro a calcular será o resistor de emissor (R4). 
R4 = Vbe/Ic ==> R4 = 0,6/0,01 = 60( 
Tomamos Vbe = 0,6 V ao ser um transistor de silício. 
Arredondamos a um valor normalizado: 
R4 = 68( 
Calculamos agora a potência a dissipar por R4: 
P = (Ic)² . R4 = (0,01)² .68 = 0,0068 W
Arredondando tomamos uma potência 
normalizada de 1/4 W.
Calculamos a seguir o valor de R2 (R. Coletor) Sabemos que o ganho (G) é igual (simplificado) a: 
G = Rc/Re = R2/R4 pelo que se G=10
R2 será:
R2 = R4 . 10 = 68 . 10 = 680( 
A potência dissipada por R2 se calcula: 
P = (Ic)² . R2 = (0,01)² . 680 = 0,068 W 
Arredondando tomamos P = 1/4 W
Passamos agora ao cálculo do capacitor C2
Se a frequência mínima dos sinais a 
amplificar é de uns 500 Hz temos que: 
O capacitor C2 de desacoplamento deve cumprir: 
Xc = R4/10 
E além disso sabemos que: 
Xc = 1/(2(.f. C) 
Pelo que nos fica que: 
R4/10 = 1/(2( .f. C) 
De onde deduzimos (para f = 500 Hz.): 
 C = 10/(2( .f.R4) = 10/(2(.500.68) = 0,0000468F = 46,8 (F
Para arredondar tomamos, por exemplo, um valor standard de 47(F/16V. 
Passamos agora ao cálculo do divisor de tensão que polariza a base. Para isso devemos prever que a intensidade que atravessa o divisor (Id) seja umas 10 vezes superior à intensidade de base (Ib). Obtemos o valor de Ib:
Ib = Ic/Hfe = 10/60 = 0,16 mA
 Mas queremos que Id seja 10 vezes superior a Ib: 
Id = 10 . Ib = 10 . 0,16 = 1,6 mA
Sabemos que a tensão no centro do divisor deverá ser de 0,6 V (tensão do tipo silício) + c.d.t. em bornes de R4. 
Calculamos então a c.d.t. em R4: 
V = Ic . R4 = 10 mA . 68( = 0,68 V
A tensão em R3 será:
V = 0,68 + 0,6 = 1,28 V 
O valor de R3 será portanto: 
R3 = 1,28 V/1,6 mA. = 800( 
Pelo que tomamos o valor normalizado 
R3 = 820( 
A intensidade por R1 será: 
I = Id + Ib = 1,6 + 0,16 = 1,76 mA 
Pelo que o valor de R1 é:
R1 = (9 - 1,28)/1,76 mA. = 4386(
 E o valor normalizado mais próximo será 
R1 = 4K7(
No esquema final podemos ver como fica a nossa etapa, com os valores calculados anteriormente.
 Adaptado do “curso de eletrônica” da Editora F&G S.A (1995)
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Todo projeto entranha a organização e um desenho eletrônico. Aqui vemos um quadro-resumo de como estruturar este do ponto de vista amador.
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O transistor, como coração do circuito, possui umas características que devemos conhecer.
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Para realizar os cálculos devemos conhecer brevemente quais são as tensões e correntes que entram em jogo.
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Uma vez realizados os cálculos, por outro lado não muito complexos, podemos "preencher" com os dados adequados o esquema inicial.
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Os livros de equivalências e/ou dados sobre transistores são companheirosinevitáveis do amador.
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O circuito amplificador que descrevemos teoricamente não é mais que uma etapa montada em emissor comum: muito simples.
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Nem tudo são ferramentas e equipamentos de prova na eletrônica, às vezes também devemos utilizar a calculadora.