Amplificador de pequenos sinais

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AMPLIFICADOR AC DE PEQUENOS SINAIS 
MARCIO. DE AZEVEDO, A: 
Universidade Federal do Oeste da Bahia 
 
E-mail: marcio.azevedo@ufob.edu.br 
Centro Multidisciplinar de Bom Jesus da Lapa, Universidade Federal do Oeste da Bahia 
Av. Dr. Manoel Novaes, 1028, CEP. 47600-000, Bom Jesus da Lapa, BA, BRASIL 
 
Abstract⎯ This article aims to build a small-signal AC amplifier, and therefore it will be analysed and defined parameters, 
determining values for the components of each circuit that compose the amplification device, whose purpose is to receive at its 
input a small-amplitude signal, and establish a stable signal with larger amplitude at is output. 
Keywords⎯ Amplifier, Signal, Establish: 
Resumo⎯ Esse artigo tem como objetivo a construção de um amplificador CA de pequenos sinais, e, portanto, será analisado e 
definido parâmetros, determinando valores para os componentes de cada circuito que compõe o dispositivo de amplificação, que 
tem como finalidade receber em sua entrada um sinal de pequena amplitude, e estabelecer um sinal estável com amplitude maior 
em sua saída. 
Palavras-chave⎯ Amplificador, Sinal, Estável:
1 Introdução 
Há algum tempo a humanidade vem experimen-
tando grandes evoluções na área da tecnologia, e boa 
parte de todo esse avanço se dar pelo domínio da ele-
tricidade, manipulando fluxo de cargas, de tal modo 
que trabalhe de acordo as necessidades. 
Porém, isso só se fez possível através dos desen-
volvimentos de componentes eletrônicos, e em espe-
cial o transistor, que além de diminuir o tamanho físi-
cos dos computadores, elevou a capacidade das ma-
quinas em fazer cálculos, enviar grandes volumes de 
dados, manipulando os sinais. 
Em 1951, Shockley inventou o primeiro transistor 
de junção, que executou funções semelhantes a vál-
vula eletrônica, capaz de amplificar sinais de rádio e 
de tv, usando muito menos energia. (Unicentro, 2017) 
Desde então, com o avanço dos estudos nessa 
área, os amplificadores se tornaram componentes 
complexos, composto por um conjunto de outros com-
ponentes, como resistores, capacitores, diodos e tran-
sistores. 
Nos dias de hoje é impossível citar a importância 
do processamento de sinais em um sistema, sem men-
cionar os amplificadores, e com o avanço dessa téc-
nica, surgiram diversos amplificadores para muitas fi-
nalidades, assim a escolha desse componente, fica a 
cargo do projetista, adequando as características do 
projeto às suas necessidades. 
 Nesse projeto foi requisitado um amplificador CA 
de pequenos sinais, mostrado (figura 1). 
Aqui o objetivo é construir um amplificador AC 
de pequenos sinais, considerando os parâmetros de 
projeto para o circuito descrito na (figura 1). Utili-
zando sempre das boas práticas de projeto, será defi-
nido os valores dos componentes, que permite o pleno 
funcionamento do amplificador AC, para inspeção se 
usará um software de simulação de análise de circuito, 
entre tantos outros aqui será usado o NI Multisim. 
 
FIGURA 1: Circuito Amplificador EC 
Fonte: Malvino; Bates (2011, p.36) 
2 Circuitos Amplificadores 
A (figura 1) mostra o circuito amplificador CA 
com polarização por divisor de tensão, para calcular 
os valores dos componentes do projeto, primeiramente 
vai ser necessário analisar as correntes e tensões CC, 
para isso será considerado todos os capacitores como 
um circuito aberto, após isso o sistema será transfor-
mado em circuito por PTD, depois de analisar os efei-
tos da fonte CC, será necessário analisar os efeitos da 
fonte CA, desse modo, pode-se imaginar todos os ca-
pacitores do sistema com um curto circuito. 
Com isso, é possível determinar valores como a 
impedância de entrada e saída, ganho de tensão. 
 
3 Metodologia 
 
Na (tabela 1) abaixo, está presente os dados do 
projeto. 
Tabela 1.dados do projeto. 
Banda media 30Hz-30kHz 
Ganho em banda media 65 
Tensão de alimentação [9-12] V 
Resistencia da fonte RG 50Ω 
Fonte: Roteiro do projeto amplificador de pequenos sinais. 
 
3.1 Análise CC 
 
Para a análise CC, os capacitores se comportam 
como um circuito aberto, pois se trata de uma tensão 
continua como frequência é zero não há passagem de 
corrente, por conta da alta reatância capacitiva. O cir-
cuito será simplificado como mostra a figura 2: 
 
FIGURA 2: circuito equivalente analise cc 
 
Fonte: elaborada pelo autor 
 
 O transistor escolhido nesse projeto foi o BC549 
com ganho [200-390] e 𝑃𝐷=625 W, 𝑉𝑐𝑐 = 10𝑉, e 
uma corrente 𝐼𝐸=𝐼𝐶=1𝑚𝐴 
 
 As seguintes definições são dadas como regra de 
projeto, para um amplificador CA, com ponto Q, esta-
bilizado. 
 
𝑉𝑅𝐸 = 0,1𝑉𝑐𝑐 ⇒ 1𝑉 (1) 
 
𝑉𝑅𝐶 = 0,4𝑉𝑐𝑐 ⇒ 4𝑉 (2) 
 
𝑉𝐶𝐸 = 0,5𝑉𝑐𝑐 ⇒ 5𝑉 (3) 
 
 Como Ic= 1mA, e 𝑃𝐷 = 625mW, pode ser verifi-
cado que a corrente escolhida está dentro dos parâme-
tros suportado pelo transistor, temos que a potência 
máxima dissipada pelo transistor é dada a seguir; 
 
𝑃𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠𝑖𝑠𝑡𝑜𝑟 = 𝑉𝐶𝐸 𝐼𝐶 (4) 
 
 
𝑃 = 5𝑉 ∗ 10𝑚𝐴 = 5𝑚𝑊 
 
 Sabe-se que a 𝑉𝑅𝐸 é a tensão no resistor do emis-
sor do transistor, por tanto, é possível calcular a resis-
tência do emissor, no qual estabelecerá a corrente do 
coletor, logo. 
 
𝑅𝐸 =
 𝑉𝐸
 𝐼𝐸
 (5) 
 
𝑅𝐸 =
 1𝑉
 1𝑚𝑉
= 1𝑘 Ω 
 
Para determinar o valor do resistor do coletor 
pode ser usando das definições das regras de projeto 
onde: 
 
𝑅𝐶 = 4𝑅𝐸 (6) 
 
𝑅𝐶 = 4 ∗ 1𝑘 = 4𝑘Ω 
 
 Da (figura 2), é preciso definir um divisor estável 
para, 𝑅1 e 𝑅2, a seguinte relação garante esta estabili-
dade. Assim, obtém-se 
 
𝑅2 ≤ 0,01 𝛽𝑅𝐸 (7) 
 
𝑅2 ≤ ,01 ∗ 200 ∗ 1𝑘 = 2𝑘Ω 
 
 Agora sem muitas preocupações pode-se definir 
o valor de 𝑅1, usado a regra da proporção, do divisor 
de tensão estável, tem-se então: 
 
𝑅1 =
 𝑉𝑅1
 𝑉𝑅2
 𝑅2 (8) 
 
𝑉𝑇ℎ = 𝑉𝑅2 = 𝑉𝑅𝐸 + 𝑉𝐵𝐸 (9) 
 
𝑉𝑇ℎ = 𝑉𝑅2 = 1 + 0,7 = 1,7𝑉 
 
𝑉𝑅1 = 𝑉𝑐𝑐−𝑉𝑇ℎ (10) 
 
𝑅1 = (
 𝑉𝑐𝑐
 𝑉𝑇ℎ
− 1) ∗ 𝑅2 (11) 
 
𝑅1 = (
 10
 1,7
− 1) ∗ 2𝑘 = 9,7647kΩ 
 
3.2 Análise CA 
 
Após ser realizado a análise para o circuito equi-
valente CC, da figura 2, o próximo passo é fazer a aná-
lise do circuito equivalente em CA, para isso será ne-
cessário, imaginar os capacitores e a fonte CC, como 
um curto circuito, e substituir o transistor pelo seu mo-
delo 𝝿 ou T. 
No entanto, por simplificação será usando uma ta-
bela, com relações de impedâncias vistas pelos capa-
citores, dos circuitos de acoplamento. 
 
Tabela 2. Relações impedância/capacitores 
Impedância vista pro 𝐶𝑖𝑛 𝑍𝑐𝑖𝑛 = 𝑅𝐺 + (𝑅𝑇ℎ||𝛽𝑟
′
𝑒) 
Impedância vista pro 𝐶𝑜𝑢𝑡 𝑍𝑂𝑈𝑇 = 𝑅𝐶 + 𝑅𝐿 
Impedância vista pro 𝐶𝐸 𝑍𝑐𝑒 = 𝑅𝐸|| (𝑟
′
𝑒 +
𝑅𝑇ℎ||𝑅𝐺)
𝛽
) 
Ganho de tensão 
𝐴𝑉 =
𝑉𝑜
𝑉𝑖
−
(𝑅𝐶//𝑅𝐿) 
𝑟′𝑒
 
𝑜𝑛𝑑𝑒 𝑟′𝑒 =
26𝑚𝑉
𝐼𝐸
 𝑒 𝑅𝑇ℎ = 𝑅1//𝑅2 
Fonte: Roteiro do projeto amplificador de pequenos sinais. 
 
A partir da (tabela 2), será usado a formula de ga-
nho de tensão, isolando 𝑅𝐿, para definirseu valor, o 
ganho já é conhecido da (tabela 1), 𝐴𝑣𝐿 = 65, tem-se 
que: 
𝑜𝑛𝑑𝑒 𝑟′𝑒 =
26𝑚𝑉
𝐼𝐸
 (12) 
 
𝑟′𝑒 =
26𝑚𝑉
𝐼𝐸
 = 26Ω 
 
𝐴𝑉 =
𝑉𝑜
𝑉𝑖
−
(𝑅𝐶//𝑅𝐿)
𝑟′𝑒
 (13) 
 
𝑅𝐿 = −
(𝐴𝑉𝐿∗𝑅𝐶∗𝑟
′
𝑒) 
𝑅𝐶−𝐴𝑉𝐿𝑟
′
𝑒
⇒
(65∗4𝑘Ω∗26Ω)
4𝑘Ω−(65∗26Ω)
= 2,927k Ω 
 
A impedância de entrada que vista do capacitor a par-
tir do circuito de acoplamento da base, é mostrado de 
acordo a (tabela 2), no entanto é necessário que quan-
tificar os resistores, 𝑅1 𝑒 𝑅2, que estão em paralelo na 
base do transistor, logo. 
 
𝑅𝑇ℎ = 𝑅1//𝑅2 (14) 
 
𝑅𝑇ℎ =
𝑅2 ∗ 𝑅1
𝑅1 + 𝑅2
 ⇒
2𝑘 ∗ 9,76647𝑘
9,76647𝑘 + 2𝑘
= 1,6597k Ω 
 
𝑍𝑐𝑖𝑛 = 𝑅𝐺 + (𝑅𝑇ℎ||𝛽𝑟
′
𝑒) (15) 
 
𝑍𝑐𝑖𝑛 = 𝑅𝐺 + (
𝑅𝑇ℎ ∗ (𝛽 ∗ 𝑟
′
𝑒)
𝑅𝑇ℎ + (𝛽 ∗ 𝑟
′
𝑒)
) 
 
𝑍𝑐𝑖𝑛 = 50 Ω + (
1,6597k Ω∗(200∗26Ω)
1,6597k Ω+(200∗26Ω)
)=1,308𝑘Ω 
 
Para definir a impedância vista pelo capacitor do 
circuito de acoplamento da carga, no coletor é dado 
como: 
 𝑍𝑜𝑢𝑡 = 𝑅𝐶 + 𝑅𝐿 (17) 
 
 𝑍𝑜𝑢𝑡 ⇒ 4𝑘Ω + 2,927k Ω = 6,927𝑘Ω 
 
Para definir a impedância vista pelo capacitor do 
circuito de desvio no emissor, é dado como visto 
abaixo: 
 
𝑍𝑐𝑒 = 𝑅𝐸|| (𝑟
′
𝑒 +
𝑅𝑇ℎ||𝑅𝐺)
𝛽
) (18) 
 
𝑍𝑐𝑒 =
 1𝑘Ω∗(26Ω+
(1,6597k Ω∗50Ω)
(1,6597k Ω+50Ω)∗200
)
 1𝑘Ω+(26Ω+
(1,6597k Ω∗50Ω)
(1,6597k Ω+50Ω)∗200
)
 =25,27Ω 
 
Para determinar os valores dos capacitores, dos 
circuitos que compõe o amplificador CA, partirá da 
análise dos circuitos RC, levando em consideração 
que a frequência de corte se dar quando a reatância 
capacitiva é igual a resistência, e a frequência de corte 
se quando for 10 vezes menor que a frequência consi-
derada, a seguinte relação para a capacitância, 
 
𝑅 = 𝑋𝑐 (19) 
 
 𝑅 = 
1
2𝜋𝐶𝑓𝐶
 (21) 
 
𝑓𝑐 = 0,1𝑓 (22) 
 
𝐶 =
1
2𝜋𝑅𝑓𝐶
 (23) 
 
Da (tabela 1), tem-se que a frequência do ganho de em 
banda media, é 𝑓 = 30𝐻𝑧 𝑎 30𝑘𝐻𝑧, e os capacitores 
serão calculados de acordo as impedâncias vistas dos 
circuitos de acoplamento e desvio, logo: 
 
𝑓𝑐 = 0,1𝑓 
 
𝑓𝑐 = 0,1 ∗ 30𝐻𝑧=3 𝐻𝑧 
 
Na equação (24), 𝐶 representa os capacitores que que 
enxerga a impedância de entrada 𝑍, dos circuitos de 
acoplamento e desvio, já definido anteriormente, com 
isso é possível determinar os valores dos capacito-
res, 𝐶𝑖𝑛 , 𝐶𝑒 e 𝐶𝑜𝑢𝑡, portanto: 
 
𝐶 = 
1
2𝜋𝑍𝑓𝐶
 (24) 
 
𝐶𝑖𝑛 = 
1
2𝜋 ∗ (1,308𝑘Ω) ∗ 3
= 40,55𝑢𝐹 
 
𝐶𝑒 = 
1
2𝜋 ∗ (25,27Ω) ∗ 3
= 2074,76𝑢𝐹 
 
𝐶𝑜𝑢𝑡 = 
1
2𝜋 ∗ (6,927𝑘Ω) ∗ 3
= 7,576𝑢𝐹 
 
 
 
4 Resultado e discursão 
 
A (figura 3), representa o projeto em questão, de posse 
de todos os valores pertinentes aos componentes cir-
cuito. 
 
FIGURA 3: Circuito Amplificador EC 
Fonte: elaborada pelo autor 
 
O circuito da (figura 3), foi construído no NI Mul-
tisim, afim de ser feitas as respectivas análises, refe-
rente a curva de resposta em frequência, do amplifi-
cado CA, podendo confrontar, os resultados adquiri-
dos pelas simulações e o teórico apresentado. 
 
4.1 Resposta em frequência 
 
Fazendo a análise de reposta em frequência da (fi-
gura 3), o software de simulação Multisim, apresentou 
os seguintes gráficos mostrados na figura abaixo. 
 
FIGURA 4: Circuito Amplificador EC 
 
Fonte: elaborada pelo autor 
 
Analisando a (figura 4), nota que o valor de ganho 
esperado em 30𝐻𝑧, fosse 36,26 dB que corresponde a 
65 𝐴𝑑𝑣, como especificado no projeto, porem houve 
uma pequena variação girando em torno 1,30% menor 
do ganho de tensão, o que é perfeitamente aceitável, 
já que existe uma tolerância de até 5% do ganho espe-
rado, na frequência especificada. 
Um outro ponto que vale ser ressaltado é por 
conta da frequência de corte onde 𝑓𝑐 = 3𝐻𝑧, nota-se 
uma queda de -9dB no ganho, isso acontece por conta 
que estamos lhe dando com um sistema de terceira or-
dem, onde ocorre uma queda de -3dB, provocado por 
cada capacitor, dos circuitos de acoplamento e de des-
vio. 
4 Conclusão 
Embora houve algumas dificuldades, para ajustar os 
valores de 𝑅𝐶, 𝑅𝐸, 𝑅1, e 𝑅2 de modo que o amplifica-
dor correspondesse ao valor de ganho especificado no 
projeto, superando isso, os resultados ficaram na faixa 
especificada, a variação ficou abaixo dos 5%, corres-
pondeu ao esperado tanto no ganho, quanto nas quedas 
do ganho provocados pelos capacitores, na frequência 
de corte, fazendo que o resultado ficasse bastante sa-
tisfatório. 
Referências Bibliográficas 
Malvino, A. P. and Bates, D. J. (2011). Eletronica, 
AMGH 
 
Junior, L. Prêmio Nobel em Física - 1956. Uni-
centro. Disponível em: 
<https://www3.unicentro.br/petfisica/2017/11/23/pre
mio-nobel-em-fisica-1956/>. Accesso em: 28 de Abril 
de 2022 
 
BOYLESTAD, R. NASHELSKI, L. Dispositivos 
Eletrônicos e Teoria dos Circuitos. 11ª Ed., Rio 
de Janeiro: Pearson, 2013. 
 
https://www3.unicentro.br/petfisica/2017/11/23/premio-nobel-em-fisica-1956/
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