P2-Gabarito

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GABARITO P2
1. Para o circuito abaixo, responda as seguintes questões.
a) Qual a configuração amplificadora do circuito? Justifique. (0,5 ponto)
A configuração do circuito é Coletor-Comum, visto que o coletor é comum tanto à entrada (base) quanto à
saída (emissor) na análise AC.
b) Considerando um amplificador multiestágio para sinais provenientes de transdutores, para qual estágio
você recomendaria a configuração acima? Justifique. (0,5 ponto)
A configuração Coletor-Comum é tipicamente utilizada em estágios de saída em amplificadores de tensão,
apresentando baixa impedância de saída (casamento adequado com baixos valores de carga - típicos),
bom ganho de corrente e ganho de tensão aproximadamente unitário e sem inversão de fase, visto que ao
longo dos estágios anteriores já foram realizados os ganhos de tensão necessários.
c) Qual a função de cada um dos capacitores? (0,5 ponto)
Os capacitores apresentados devem ser projetados para acoplar (baixíssima reatância, curto-circuito) o
sinal AC da fonte alternada, considerando a sua frequência, e desacoplar o nível DC, permitindo ajustes de
polarização independentes nos diferentes estágios. Tais capacitores são responsáveis pela frequência de
corte inferior, quando considerada a resposta em frequência do amplificador.
d) Considerando a polarização, calcule as tensões e correntes nos terminais do transistor e os parâmetros
necessários para utilização do modelo T (operação em pequenos sinais). Considere VCC=10V, -VEE=-10V,
I=5mA, RB=40kΩ, Rsig=10kΩ, RL=1kΩ e β=100. (2,0 pontos)
Considerando os valores VCC=10V, -VEE=-10V, I=5mA, RB=40kΩ, Rsig=10kΩ, RL=1kΩ e β=100, e o circuito de
polarização (esquerda) e o modelo T (diretia), temos:
Supondo região ativa:
IE=I
IE=5mA
IC=α.IE= β/(β+1).IE
IC=4,95mA
IB=IC/ β
IB=49,5μA
VC=VCC
VC=10V
VB=-IB.RB
VB=-1,98V
VE=VB-VBE (para VBE=0,7V)
VE=-2,68V
VC>VB (polarização reversa junção BC) e VBE=0,7 (polarização direta junção BE) → Região ativa! 
Para o modelo T, o parâmetro ro não será considerado.
re=VT/IE (para VT=25mV)
re=5Ω
e) Quais as coordenadas do ponto quiescente na curva característica de saída? (0,5 ponto)
O ponto quiescente está em IC=4,95mA.
f) Em qual modo de operação o transistor se encontra? Justifique. (0,5 ponto)
O transistor opera na região ativa, visto que é um modelo NPN, VC>VB (polarização reversa junção BC) e
VBE=0,7V (polarização direta junção BE).
g) Apresente o circuito com o modelo de pequenos sinais do transistor (modelo T). (1,0 ponto)
Circuito para análise em pequenos sinais e modelo T:
 
h) Descreva (apresentando seu raciocínio) expressões literais para os seguintes parâmetros do
amplificador: Rin e Gv. (1,0 ponto)
Rin: Resistência de entrada vista a partir do gerador de sinais ou do estágio anterior.
Aqui, a resistência no terminal do emissor é refletida para a base, realizando o produto por (β+1).
Rin=RB//[(re+RL).(β+1)]
GV: Ganho global de tensão, considerando o sinal do gerador como entrada e a saída na carga.
GV=vo/vsig=vo/vi . vi/vsig
vo=ie.RL
vi=ie .(re+RL)
vo/vi=RL/(re+RL)
vi=vsig.Rin/(Rin+Rsig)
vi/vsig=Rin/(Rin+Rsig)
Gv=vo/vi . vi/vsig
Gv=RL/(re+RL) . Rin/(Rin+Rsig)
i) Calcule o valor numérico dos parâmetros do item anterior. (1,0 ponto)
Rin=28,7 kΩ
Gv=0,738 V/V
j) Considerando uma tensão vbe de 10mVpico para limitar distorções não lineares, qual a amplitude
correspondente na saída do amplificador? (1,0 ponto)
Considerando o modelo de pequenos sinais:
ie=vbe/re
vo=RL.ie=RL.vbe/re
vo=2Vpico
k) Quais os novos valores de Gv se RL for alterado para 2kΩ e para 500Ω? (1,0 ponto)
Lembrando que:
Rin=RB//[(re+RL).(β+1)]
Gv=RL/(re+RL) . Rin/(Rin+Rsig)
Para RL= 2kΩ:
Rin=33,4kΩ
Gv=0,768 V/V
Para RL= 500Ω:
Rin=22,4kΩ
Gv=0,685 V/V
l) Considerando Rsig=10kΩ como a resistência de saída do estágio anterior e RL=1kΩ, contextualize a
escolha dessa configuração do amplificador. (0,5 ponto)
Observa-se o estágio anterior com uma impedância de saída relativamente alta (Rsig=10kΩ) e que se fosse
acoplado diretamente à carga (RL=1kΩ), considerando que o nível de tensão do estágio anterior (vsig) já está
adequado, resultaria em uma grande perda de sinal.
Assim, o uso de um estágio de saída Coletor-Comum (alta impedância de entrada e baixa impedância de
saída) favorece a transmissão do sinal do estágio anterior para a carga.
Cabe comentar que a impedância de saída de um gerador de sinais (Rsig) geralmente é mais baixa (50Ω,
por exemplo) e cargas típicas para amplificadores de áudio podem assumir valores bem baixos como 8Ω.
BOA PROVA!