CTA_Módulo 3

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<p>ELETRÔNICA</p><p>Central de Treinamento e Aperfeiçoamento em Eletrônica</p><p>O Ensino Definitivo</p><p>www.ctaeletronica.com.br</p><p>Apostila Eletroeletrônica</p><p>MÓDULO 3</p><p>Parabéns, você chegou a um estágio que somente 25% dos que começam a</p><p>estudar na CTA Eletrônica chegam. O seu esforço e dedicação na feitura dos</p><p>exercícios dos blocos permitiram que você chegasse a um nível que já é um</p><p>diferencial para sua futura inserção neste mercado tão competitivo.</p><p>Novamente pedimos que você não recorra a consertos em aparelhos do</p><p>mercado, mas concentre-se na feitura dos blocos, mantendo seu</p><p>aproveitamento acima de 90% e faça com que seus dois kit´s obrigatórios</p><p>deste módulo funcionem adequadamente e sejam completamente</p><p>entendidos.</p><p>Caso tenha necessidade de mais prática, invista nos kit´s opcionais</p><p>indicados pela CTA Eletrônica ou quaisquer kit´s do mercado que tenham a</p><p>ver com seu perfil. Durante o treinamento que vai durar entre 4 a 5 meses,</p><p>seria importante fazer mais 6 kit´s opcionais.</p><p>Este é um módulo que vai exigir de você muita dedicação, pois agora verá</p><p>uma série de circuitos práticos de mercado e começará a analisar esquemas</p><p>completos.</p><p>Lembre-se que as aulas presenciais ou videoaulas, são apenas “starts” para</p><p>uma boa feitura dos blocos de exercícios e certamente surgirão dúvidas, e</p><p>sendo aluno terá o site www.ctaeletronica.com.br em uma área restrita para</p><p>tirar dúvidas, gabaritar seus blocos e ser inserido no ranking de módulos</p><p>onde poderá acompanhar a evolução do seu aproveitamento.</p><p>Após a prova final e mantendo um ótimo aproveitamento, caso queira terá</p><p>seu nome disponível para centenas de empresas que procuram por técnicos de</p><p>qualidade.</p><p>NO PAIN, NO GAIN, ou seja, sem dor não haverá ganhos!!!</p><p>Não esqueça também que você necessitará de paz para seus estudos e a</p><p>melhor forma de conseguir isso é ser voluntário em prol de alguma causa.</p><p>Um grande abraço</p><p>Mário Pinheiro - coordenador de cursos CTA Eletrônica</p><p>Curso de Eletroeletrônica MÓDULO 3</p><p>4</p><p>r</p><p>e</p><p>si</p><p>st</p><p>o</p><p>re</p><p>s</p><p>2</p><p>2</p><p>0</p><p>o</p><p>h</p><p>m</p><p>s</p><p>1</p><p>/4</p><p>W</p><p>4</p><p>r</p><p>e</p><p>si</p><p>st</p><p>o</p><p>re</p><p>s</p><p>1</p><p>o</p><p>h</p><p>m</p><p>1</p><p>/4</p><p>W</p><p>2</p><p>r</p><p>e</p><p>si</p><p>st</p><p>o</p><p>re</p><p>s</p><p>4</p><p>,7</p><p>o</p><p>h</p><p>m</p><p>s</p><p>1</p><p>/4</p><p>W</p><p>1</p><p>r</p><p>e</p><p>si</p><p>st</p><p>o</p><p>r</p><p>4</p><p>,7</p><p>k</p><p>o</p><p>h</p><p>m</p><p>s</p><p>1</p><p>/4</p><p>W</p><p>2</p><p>r</p><p>e</p><p>si</p><p>st</p><p>o</p><p>re</p><p>s</p><p>1</p><p>,5</p><p>k</p><p>o</p><p>h</p><p>m</p><p>s</p><p>1</p><p>/4</p><p>W</p><p>1</p><p>r</p><p>e</p><p>si</p><p>st</p><p>o</p><p>r</p><p>3</p><p>,9</p><p>k</p><p>o</p><p>h</p><p>m</p><p>s</p><p>1</p><p>/4</p><p>W</p><p>2</p><p>r</p><p>e</p><p>si</p><p>st</p><p>o</p><p>re</p><p>s</p><p>4</p><p>7</p><p>k</p><p>o</p><p>h</p><p>m</p><p>s</p><p>1</p><p>/4</p><p>W</p><p>1</p><p>r</p><p>e</p><p>si</p><p>st</p><p>o</p><p>r</p><p>8</p><p>2</p><p>0</p><p>o</p><p>h</p><p>m</p><p>s</p><p>1</p><p>/4</p><p>W</p><p>2</p><p>r</p><p>e</p><p>si</p><p>st</p><p>o</p><p>re</p><p>s</p><p>3</p><p>3</p><p>k</p><p>o</p><p>h</p><p>m</p><p>s</p><p>1</p><p>/4</p><p>W</p><p>1</p><p>r</p><p>e</p><p>si</p><p>st</p><p>o</p><p>re</p><p>s</p><p>8</p><p>2</p><p>k</p><p>o</p><p>h</p><p>m</p><p>s</p><p>1</p><p>/4</p><p>W</p><p>1</p><p>r</p><p>e</p><p>si</p><p>st</p><p>o</p><p>r</p><p>1</p><p>2</p><p>k</p><p>o</p><p>h</p><p>m</p><p>s</p><p>1</p><p>/4</p><p>W</p><p>1</p><p>r</p><p>e</p><p>si</p><p>st</p><p>o</p><p>r</p><p>5</p><p>6</p><p>0</p><p>o</p><p>h</p><p>m</p><p>s</p><p>1</p><p>/4</p><p>W</p><p>1</p><p>r</p><p>e</p><p>si</p><p>st</p><p>o</p><p>r</p><p>1</p><p>0</p><p>k</p><p>o</p><p>h</p><p>m</p><p>s</p><p>1</p><p>/4</p><p>W</p><p>3</p><p>r</p><p>e</p><p>si</p><p>st</p><p>o</p><p>re</p><p>s</p><p>3</p><p>9</p><p>0</p><p>o</p><p>h</p><p>m</p><p>s</p><p>1</p><p>/4</p><p>W</p><p>1</p><p>r</p><p>e</p><p>si</p><p>st</p><p>o</p><p>r</p><p>1</p><p>k</p><p>o</p><p>h</p><p>m</p><p>s</p><p>1</p><p>/4</p><p>W</p><p>2</p><p>p</p><p>o</p><p>te</p><p>n</p><p>ci</p><p>ô</p><p>m</p><p>e</p><p>tr</p><p>o</p><p>s</p><p>1</p><p>0</p><p>k</p><p>m</p><p>in</p><p>i</p><p>1</p><p>p</p><p>o</p><p>te</p><p>n</p><p>ci</p><p>ô</p><p>m</p><p>e</p><p>tr</p><p>o</p><p>1</p><p>0</p><p>0</p><p>k</p><p>1</p><p>c</p><p>a</p><p>p</p><p>a</p><p>ci</p><p>to</p><p>r</p><p>2</p><p>.2</p><p>0</p><p>0</p><p>u</p><p>F</p><p>x</p><p>5</p><p>0</p><p>V</p><p>e</p><p>le</p><p>tr</p><p>o</p><p>lít</p><p>ic</p><p>o</p><p>2</p><p>c</p><p>a</p><p>p</p><p>a</p><p>ci</p><p>to</p><p>re</p><p>s</p><p>1</p><p>0</p><p>0</p><p>k</p><p>p</p><p>o</p><p>lie</p><p>st</p><p>e</p><p>r</p><p>1</p><p>c</p><p>a</p><p>p</p><p>a</p><p>ci</p><p>to</p><p>r</p><p>4</p><p>7</p><p>0</p><p>u</p><p>F</p><p>x</p><p>5</p><p>0</p><p>V</p><p>e</p><p>le</p><p>tr</p><p>o</p><p>lít</p><p>ic</p><p>o</p><p>2</p><p>c</p><p>a</p><p>p</p><p>a</p><p>ci</p><p>to</p><p>re</p><p>s</p><p>4</p><p>7</p><p>u</p><p>F</p><p>x</p><p>6</p><p>3</p><p>V</p><p>e</p><p>le</p><p>tr</p><p>o</p><p>lít</p><p>ic</p><p>o</p><p>1</p><p>c</p><p>a</p><p>p</p><p>a</p><p>ci</p><p>to</p><p>r</p><p>2</p><p>2</p><p>0</p><p>u</p><p>F</p><p>x</p><p>2</p><p>5</p><p>V</p><p>e</p><p>le</p><p>tr</p><p>o</p><p>lít</p><p>ic</p><p>o</p><p>2</p><p>c</p><p>a</p><p>p</p><p>a</p><p>ci</p><p>to</p><p>re</p><p>s</p><p>2</p><p>2</p><p>p</p><p>F</p><p>c</p><p>e</p><p>râ</p><p>m</p><p>ic</p><p>o</p><p>1</p><p>c</p><p>a</p><p>p</p><p>a</p><p>ci</p><p>to</p><p>r</p><p>4</p><p>7</p><p>0</p><p>p</p><p>F</p><p>c</p><p>e</p><p>râ</p><p>m</p><p>ic</p><p>o</p><p>1</p><p>c</p><p>a</p><p>p</p><p>a</p><p>ci</p><p>to</p><p>r</p><p>4</p><p>,7</p><p>u</p><p>F</p><p>x</p><p>5</p><p>0</p><p>V</p><p>e</p><p>le</p><p>tr</p><p>o</p><p>lít</p><p>ic</p><p>o</p><p>1</p><p>c</p><p>a</p><p>p</p><p>a</p><p>ci</p><p>to</p><p>re</p><p>s</p><p>3</p><p>3</p><p>0</p><p>k</p><p>p</p><p>o</p><p>lie</p><p>st</p><p>e</p><p>r</p><p>2</p><p>c</p><p>a</p><p>p</p><p>a</p><p>ci</p><p>to</p><p>re</p><p>s</p><p>1</p><p>u</p><p>F</p><p>x</p><p>6</p><p>3</p><p>V</p><p>e</p><p>le</p><p>tr</p><p>o</p><p>lít</p><p>ic</p><p>o</p><p>1</p><p>c</p><p>a</p><p>p</p><p>a</p><p>ci</p><p>to</p><p>r</p><p>2</p><p>2</p><p>k</p><p>p</p><p>o</p><p>lie</p><p>st</p><p>e</p><p>r</p><p>1</p><p>c</p><p>a</p><p>p</p><p>a</p><p>ci</p><p>to</p><p>r</p><p>1</p><p>0</p><p>u</p><p>F</p><p>x</p><p>5</p><p>0</p><p>V</p><p>e</p><p>le</p><p>tr</p><p>o</p><p>lít</p><p>ic</p><p>o</p><p>1</p><p>c</p><p>a</p><p>p</p><p>a</p><p>ci</p><p>to</p><p>r</p><p>2</p><p>2</p><p>0</p><p>o</p><p>u</p><p>2</p><p>7</p><p>0</p><p>p</p><p>F</p><p>c</p><p>e</p><p>râ</p><p>m</p><p>ic</p><p>o</p><p>4</p><p>d</p><p>io</p><p>d</p><p>o</p><p>s</p><p>1</p><p>N</p><p>5</p><p>4</p><p>0</p><p>2</p><p>o</p><p>u</p><p>e</p><p>q</p><p>u</p><p>iv</p><p>a</p><p>le</p><p>n</p><p>te</p><p>2</p><p>t</p><p>ra</p><p>n</p><p>si</p><p>st</p><p>o</p><p>re</p><p>s</p>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3</p><p>1</p><p>r</p><p>e</p><p>si</p><p>st</p><p>o</p><p>r</p><p>6</p><p>8</p><p>0</p><p>o</p><p>h</p><p>m</p><p>s</p><p>1</p><p>/4</p><p>W</p><p>1</p><p>r</p><p>e</p><p>si</p><p>st</p><p>o</p><p>r</p><p>4</p><p>,7</p><p>k</p><p>o</p><p>h</p><p>m</p><p>s</p><p>1</p><p>/4</p><p>W</p><p>1</p><p>r</p><p>e</p><p>si</p><p>st</p><p>o</p><p>r</p><p>5</p><p>,6</p><p>k</p><p>o</p><p>h</p><p>m</p><p>s</p><p>1</p><p>/4</p><p>W</p><p>1</p><p>r</p><p>e</p><p>si</p><p>st</p><p>o</p><p>r</p><p>4</p><p>7</p><p>o</p><p>h</p><p>m</p><p>s</p><p>1</p><p>/4</p><p>W</p><p>1</p><p>t</p><p>ri</p><p>m</p><p>m</p><p>e</p><p>r</p><p>co</p><p>m</p><p>u</p><p>m</p><p>1</p><p>c</p><p>a</p><p>p</p><p>a</p><p>ci</p><p>to</p><p>r</p><p>ce</p><p>râ</p><p>m</p><p>ic</p><p>o</p><p>2</p><p>2</p><p>k</p><p>1</p><p>c</p><p>a</p><p>p</p><p>a</p><p>ci</p><p>to</p><p>r</p><p>ce</p><p>râ</p><p>m</p><p>ic</p><p>o</p><p>2</p><p>,2</p><p>k</p><p>1</p><p>c</p><p>a</p><p>p</p><p>a</p><p>ci</p><p>to</p><p>r</p><p>ce</p><p>râ</p><p>m</p><p>ic</p><p>o</p><p>8</p><p>,2</p><p>p</p><p>F</p><p>1</p><p>c</p><p>a</p><p>p</p><p>a</p><p>ci</p><p>to</p><p>r</p><p>e</p><p>le</p><p>tr</p><p>o</p><p>lít</p><p>ic</p><p>o</p><p>d</p><p>e</p><p>4</p><p>,7</p><p>u</p><p>F</p><p>x</p><p>2</p><p>5</p><p>V</p><p>1</p><p>t</p><p>ra</p><p>n</p><p>si</p><p>st</p><p>o</p><p>r</p><p>B</p><p>F</p><p>4</p><p>9</p><p>4</p><p>2</p><p>m</p><p>ic</p><p>ro</p><p>b</p><p>a</p><p>te</p><p>ri</p><p>a</p><p>s</p><p>1</p><p>,5</p><p>V</p><p>1</p><p>P</p><p>C</p><p>I</p><p>M</p><p>3</p><p>-3</p><p>m</p><p>ic</p><p>ro</p><p>-t</p><p>ra</p><p>n</p><p>sm</p><p>is</p><p>s</p><p>o</p><p>r</p><p>K</p><p>IT</p><p>M</p><p>3</p><p>-3</p><p>M</p><p>ic</p><p>ro</p><p>-t</p><p>ra</p><p>n</p><p>sm</p><p>is</p><p>s</p><p>o</p><p>r</p><p>F</p><p>M</p><p>M</p><p>3</p><p>-3</p><p>M</p><p>IC</p><p>R</p><p>O</p><p>-T</p><p>R</p><p>A</p><p>N</p><p>S</p><p>M</p><p>IS</p><p>S</p><p>O</p><p>R</p><p>D</p><p>E</p><p>F</p><p>M</p><p>GABARITO PARA TODOS OS EXERCÍCIOS DOS BLOCOS E PROVAS</p><p>ELETRÔNICA</p><p>www.ctaeletronica.com.br</p><p>GABARITO</p><p>TODOS OS MÓDULOS</p><p>Este gabarito é para ser utilizados em todos os exercícios de análise de defeitos, quando o</p><p>código for solicitado. Os componentes defeituosos deverão ser encontrados, baseando-se apenas</p><p>no seu final. Se o componente defeituoso for C108, devemos procurar apenas pelo final 8.</p><p>Temos várias tabelas, onde cada uma corresponde a um tipo de componente, com seu</p><p>respectivo defeito; teremos então uma tabela para resistor alterado, outra para capacitor com fuga,</p><p>etc. Em cada tabela temos vários códigos para cada final de componente; por exemplo R123</p><p>alterado: Temos que procurar na tabela de resistor alterado, o código para final 3.</p><p>RESISTORES e POTENCIÔMETROS COM DEFEITO</p><p>FUSISTOR, FUSÍVEL, PTC e NTC</p><p>(R - FR - Ra - etc.)</p><p>R5 alterado</p><p>FR503 aberto</p><p>EXEMPLOS</p><p>Rxx1</p><p>Rxx2</p><p>Rxx3</p><p>Rxx4</p><p>Rxx5</p><p>Rxx6</p><p>Rxx7</p><p>Rxx8</p><p>Rxx9</p><p>Rxx0</p><p>Rxx1</p><p>Rxx2</p><p>Rxx3</p><p>Rxx4</p><p>Rxx5</p><p>Rxx6</p><p>Rxx7</p><p>Rxx8</p><p>Rxx9</p><p>Rxx0</p><p>ABERTO ALTERADO</p><p>Pxx1</p><p>Pxx2</p><p>Pxx3</p><p>Pxx4</p><p>Pxx5</p><p>Pxx6</p><p>Pxx7</p><p>Pxx8</p><p>Pxx9</p><p>Pxx0</p><p>POTENCIÕMETRO</p><p>COM CURSOR ABERTO</p><p>revisado junho-2008</p><p>Cxx1</p><p>Cxx2</p><p>Cxx3</p><p>Cxx4</p><p>Cxx5</p><p>Cxx6</p><p>Cxx7</p><p>Cxx8</p><p>Cxx9</p><p>Cxx0</p><p>Cxx1</p><p>Cxx2</p><p>Cxx3</p><p>Cxx4</p><p>Cxx5</p><p>Cxx6</p><p>Cxx7</p><p>Cxx8</p><p>Cxx9</p><p>Cxx0</p><p>Cxx1</p><p>Cxx2</p><p>Cxx3</p><p>Cxx4</p><p>Cxx5</p><p>Cxx6</p><p>Cxx7</p><p>Cxx8</p><p>Cxx9</p><p>Cxx0</p><p>CURTO ABERTO COM FUGA</p><p>CAPACITORES COM DEFEITO</p><p>FIXO ou VARIÁVEL</p><p>(C - CV - Ca - etc.)</p><p>C5 em curto</p><p>CV318 com fuga</p><p>EXEMPLOS</p><p>xDxx1</p><p>xDxx2</p><p>xDxx3</p><p>xDxx4</p><p>xDxx5</p><p>xDxx6</p><p>xDxx7</p><p>xDxx8</p><p>xDxx9</p><p>xDxx0</p><p>xDxx1</p><p>xDxx2</p><p>xDxx3</p><p>xDxx4</p><p>xDxx5</p><p>xDxx6</p><p>xDxx7</p><p>xDxx8</p><p>xDxx9</p><p>xDxx0</p><p>xDxx1</p><p>xDxx2</p><p>xDxx3</p><p>xDxx4</p><p>xDxx5</p><p>xDxx6</p><p>xDxx7</p><p>xDxx8</p><p>xDxx9</p><p>xDxx0</p><p>xDxx1</p><p>xDxx2</p><p>xDxx3</p><p>xDxx4</p><p>xDxx5</p><p>xDxx6</p><p>xDxx7</p><p>xDxx8</p><p>xDxx9</p><p>xDxx0</p><p>ABERTO COM FUGA CURTOALTERADO</p><p>DIODOS, VDR, SCR, TRIAC e LDR COM DEFEITO COMUM, ZENER, LED, etc.</p><p>(Z - ZD - LD - VR - etc.)</p><p>D15 aberto</p><p>LD218 em curto</p><p>EXEMPLOS</p><p>OBS: Para circuitos sem defeito, defeito não listado ou mais de um defeito possível:</p><p>Vxx1</p><p>Vxx2</p><p>Vxx3</p><p>Vxx4</p><p>Vxx5</p><p>Vxx6</p><p>Vxx7</p><p>Vxx8</p><p>Vxx9</p><p>Vxx0</p><p>BAIXA EMISSÃO</p><p>Vxx1</p><p>Vxx2</p><p>Vxx3</p><p>Vxx4</p><p>Vxx5</p><p>Vxx6</p><p>Vxx7</p><p>Vxx8</p><p>Vxx9</p><p>Vxx0</p><p>SEGMENTOS OU</p><p>GRADES ABERTAS</p><p>VÁLVULAS, DISPLAY, TRC E LCD COM DEFEITO</p><p>Vxx1</p><p>Vxx2</p><p>Vxx3</p><p>Vxx4</p><p>Vxx5</p><p>Vxx6</p><p>Vxx7</p><p>Vxx8</p><p>Vxx9</p><p>Vxx0</p><p>FILAMENTO OU</p><p>LÂMPADA</p><p>“QUEIMADA”</p><p>Vxx1</p><p>Vxx2</p><p>Vxx3</p><p>Vxx4</p><p>Vxx5</p><p>Vxx6</p><p>Vxx7</p><p>Vxx8</p><p>Vxx9</p><p>Vxx0</p><p>FUGA - CURTO</p><p>ALTA EMISSÃO</p><p>Defeito no canhão R do TRC</p><p>Defeito no canhão G do TRC</p><p>Defeito no canhão B do TRC</p><p>Q6 com curto C-E</p><p>T103 junção B-E aberta</p><p>EXEMPLOS</p><p>Qxx1</p><p>Qxx2</p><p>Qxx3</p><p>Qxx4</p><p>Qxx5</p><p>Qxx6</p><p>Qxx7</p><p>Qxx8</p><p>Qxx9</p><p>Qxx0</p><p>Qxx1</p><p>Qxx2</p><p>Qxx3</p><p>Qxx4</p><p>Qxx5</p><p>Qxx6</p><p>Qxx7</p><p>Qxx8</p><p>Qxx9</p><p>Qxx0</p><p>CURTO C-E</p><p>CURTO TOTAL ABERTO COL</p><p>Qxx1</p><p>Qxx2</p><p>Qxx3</p><p>Qxx4</p><p>Qxx5</p><p>Qxx6</p><p>Qxx7</p><p>Qxx8</p><p>Qxx9</p><p>Qxx0</p><p>CURTO B-E</p><p>Qxx1</p><p>Qxx2</p><p>Qxx3</p><p>Qxx4</p><p>Qxx5</p><p>Qxx6</p><p>Qxx7</p><p>Qxx8</p><p>Qxx9</p><p>Qxx0</p><p>ABERTO B-E</p><p>Qxx1</p><p>Qxx2</p><p>Qxx3</p><p>Qxx4</p><p>Qxx5</p><p>Qxx6</p><p>Qxx7</p><p>Qxx8</p><p>Qxx9</p><p>Qxx0</p><p>FUGA B-E</p><p>Dreno = Coletor</p><p>Gate = Base</p><p>Source = Emissor</p><p>PARA</p><p>FET</p><p>TRANSISTORES COM DEFEITO COMUM, UNIJUNÇÃO e FET (Q - T - Tr - etc.)</p><p>Qxx1</p><p>Qxx2</p><p>Qxx3</p><p>Qxx4</p><p>Qxx5</p><p>Qxx6</p><p>Qxx7</p><p>Qxx8</p><p>Qxx9</p><p>Qxx0</p><p>FALTA GANHO</p><p>Qxx1</p><p>Qxx2</p><p>Qxx3</p><p>Qxx4</p><p>- SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>+30V+30V</p><p>Q1</p><p>Q2</p><p>AF1</p><p>C1C2</p><p>R1</p><p>1kW</p><p>R2</p><p>1kW</p><p>+30V+30V</p><p>Q1</p><p>Q2</p><p>AF1</p><p>C1C1C2</p><p>R1</p><p>1kW</p><p>R2</p><p>1kW</p><p>A DISTORÇÃO CRUZADA</p><p>15,6V</p><p>15V</p><p>+30V+30V</p><p>Q1</p><p>AF1</p><p>C1C2</p><p>R1</p><p>1kW</p><p>R2</p><p>1kW</p><p>A</p><p>A</p><p>B</p><p>figura 8</p><p>figura 9</p><p>figura 10</p><p>Apesar de dizermos que o sinal foi amplificado em</p><p>corrente e houve a excitação do alto-falante,</p><p>ocorrerá uma pequena distorção no sinal, chamada</p><p>de "distorção cruzada", que é causada pela falta de</p><p>excitação dos transistores em níveis de sinal ou</p><p>volume muito baixos. Esta distorção ocorre a partir</p><p>do momento que um dos transistores deixa de ser</p><p>polarizado, sem que o outro transistor entre em</p><p>polarização. Para que possamos entender como</p><p>isto se processa, vamos utilizar as figuras 10, 11 e</p><p>12 para explicar o processo da distorção.</p><p>Considerando que a tensão das bases encontra-se</p><p>com 15V, surgirá um sinal de 2Vpp que variará no</p><p>primeiro semiciclo positivo de 15V para 16V, como</p><p>mostrado no ponto "A" figuras 10 e 12.</p><p>Considerando que a tensão de saída encontra-se</p><p>também com 15V, somente haverá a polarização</p><p>base-emissor do transistor Q1, quando sua tensão</p><p>de base atingir 15,6V; desta forma, podemos</p><p>afirmar que ao sinal da entrada variar de 15V a</p><p>15,6V não houve variação de sinal na saída. Após a</p><p>tensão na base ultrapassar 15,6V e até alcançar a</p><p>tensão máxima de 16V (variação de 0,4V), acabará</p><p>acontecendo a variação na saída de 15V para</p><p>15,4V (como mostra a figura 10 e 12 nos pontos</p><p>“B”).</p><p>Na excitação do semiciclo negativo, como mostrado</p><p>na figura 11 e 12, teremos uma queda na tensão das</p><p>bases de 15V para 14V; se considerarmos que a</p><p>tensão de saída está em 15V, uma variação na</p><p>tensão de bases de 15V até 14,4V não terá nenhum</p><p>efeito na alteração da tensão de saída, e somente</p><p>após a queda ainda maior de 14,4V até 14V</p><p>(variação de 0,4V para menos) que ocorrerá a</p><p>variação para a saída como mostra em "B".</p><p>Este corte de sinal ou distorção é chamada de</p><p>distorção cruzada ou "crossover" que é uma</p><p>distorção no cruzamento das excitações dos</p><p>transistores. Esta distorção é mais perceptível em</p><p>baixos níveis de volume, pois se aumentarmos</p><p>consideravelmente o nível de sinal na saída</p><p>(10Vpp), continuará havendo distorção que</p><p>praticamente não será notada, pois a distorção será</p><p>somente uma pequena porção do total do sinal</p><p>amplificado.</p><p>A figura 13a, mostra-nos um sinal de grande</p><p>amplitude chegando às bases dos transistores,</p><p>variando de 15V até 21V (semiciclo positivo) e de</p><p>15V até 9V (semiciclo negativo). Como haverá</p><p>distorção, o sinal na saída dos transistores,</p><p>mostrada na figura 13b, atingirá 20,4V no semiciclo</p><p>positivo (no total temos 0,6V a menos do que sem</p><p>distorção), enquanto que no semiciclo negativo</p><p>9,6V (0,6V a mais do que sem distorção). Perdeu-se</p><p>portanto 1,2Vpp na amplitude total. Apesar de</p><p>quase não visível (ou audível), haverá uma</p><p>distorção cruzada, que pode ser vista na ampliação</p><p>do sinal da saída na região hachurada, que</p><p>corresponde a região de distorção do sinal, que está</p><p>ampliada na figura 13c.</p><p>Quando na reparação de um amplificador, devemos</p><p>estar atentos ao detalhe da distorção cruzada, pois</p><p>nestes casos, não adiantará testar o amplificador</p><p>em alto volume, sendo o problema perceptível</p><p>somente em baixos níveis. O correto para testes é</p><p>utilizar o gerador de sinais (gerador de funções)</p><p>utilizando uma onda senoidal de 1 kHz e ajustando</p><p>o nível de saída do gerador ou do amplificador, para</p><p>o mínimo possível, permitindo somente que o sinal</p><p>possa ser visualizado pelo osciloscópio, e assim</p><p>observar se existe ou não a distorção. Veremos</p><p>adiante como deve ser feita a polarização de um</p><p>amplificador para atenuar ou eliminar a distorção</p><p>cruzada.</p><p>21ELETRÔNICA AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>15V</p><p>14,4V</p><p>A</p><p>A B</p><p>+30V+30V</p><p>Q1</p><p>Q2</p><p>AF1</p><p>C1C2</p><p>R1</p><p>1kW</p><p>R2</p><p>1kW</p><p>+16V</p><p>+16V</p><p>+15V</p><p>+15V</p><p>+14V</p><p>+14V</p><p>+15,4V</p><p>+15,4V</p><p>+15V</p><p>+15V</p><p>+14,6V</p><p>+14,6V</p><p>t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8</p><p>A</p><p>A</p><p>B</p><p>B</p><p>15V</p><p>15,6V</p><p>21V</p><p>9V</p><p>14,4V</p><p>REGIÃO</p><p>SEM</p><p>DISTORÇÃO</p><p>A</p><p>15V</p><p>21V</p><p>20,4V</p><p>9,6V</p><p>9V</p><p>B</p><p>REGIÃO</p><p>COM</p><p>DISTORÇÃO</p><p>figura 11</p><p>figura 12</p><p>figura 13a</p><p>figura 13b</p><p>Este tipo de amplificador é uma mistura do classe A</p><p>com o classe B, tendo transistores de saída</p><p>polarizados na condição de repouso (sem sinal de</p><p>excitação), mas após excitado, cada transistor de</p><p>saída trabalhará com seu semiciclo de sinal. A</p><p>estrutura do amplificador classe AB é quase</p><p>idêntica do amplificador classe B, diferindo somente</p><p>quanto a uma pré-polarização feita entre bases dos</p><p>transistores de saída, como mostra a figura 14,</p><p>onde podemos ver o resistor Rx, colocado entre a</p><p>base do transistor Q1 e base do transistor Q2.</p><p>Vamos começar a nossa análise deste amplificador</p><p>calculando as tensões de base dos transistores</p><p>para sabermos a condição de pré-polarização.</p><p>Como temos dois transistores com suas junções</p><p>base-emissor e emissor-base colocadas em</p><p>paralelo com um resistor Rx (ainda não</p><p>conhecemos o valor), vamos substituir estes</p><p>transistores por diodos que simbolizarão estas</p><p>junções dos transistores, como pode ser visto na</p><p>figura 15a.</p><p>Uma tensão de 30V será dividida entre R1, R2 e Rx,</p><p>sendo que primeiro calcularemos a malha sem os</p><p>diodos, mas mantendo a queda de tensão sobre Rx</p><p>de 1,2V, como se os diodos estivessem lá. Se temos</p><p>o resistor R1 com o mesmo valor que R2, sendo que</p><p>estes já possuem o valor definido em 1k, e agora</p><p>sabemos também a queda de tensão sobre Rx que</p><p>é de 1,2V, basta calcular a corrente circulante por</p><p>R1 ou R2, ou ainda dividir o valor da tensão sobre</p><p>R1 que é de 14,4V pelo valor de queda sobre Rx que</p><p>é de 1,2V, teremos uma relação de 12 vezes mais</p><p>tensão sobre R1 que em Rx. Isto significa dizer que</p><p>se dividirmos o valor de R1 por 12 vezes, teremos</p><p>como resultante o valor de 83,3 ohms.</p><p>Poderemos optar agora por um valor comercial de</p><p>82 ohms ou 100 ohms (ou ainda colocar um resistor</p><p>de 100 ohms em paralelo com 1k - resultando em 91</p><p>ohms). O "optar" não é tão simples, pois se</p><p>colocarmos um valor de 82 ohms, sabemos que a</p><p>tensão será pouquíssima coisa abaixo de 1,2V, o</p><p>que provavelmente não polarizará os transistores</p><p>de saída, apesar de “quase” polarizá-los. Já com o</p><p>valor de 100 ohms, gerará uma tensão pouco maior</p><p>que 1,2V. Mas ao ligarmos as junções “dos diodos”</p><p>base-emissor, ocorrerá novamente a tensão de</p><p>22 ELETRÔNICAAMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>AMPLIFICADOR CLASSE AB</p><p>Rx</p><p>100W</p><p>+30V+30V</p><p>Q2</p><p>AF1</p><p>C1</p><p>R1</p><p>1kW</p><p>R2</p><p>1kW</p><p>IN</p><p>+30V</p><p>14,4V</p><p>1,2V</p><p>14,4V</p><p>R1</p><p>1kW</p><p>R2</p><p>1kW</p><p>Rx</p><p>100W</p><p>B=14,4V</p><p>A=15,6V</p><p>+30V</p><p>R1</p><p>1kW</p><p>RX</p><p>100W</p><p>Q1</p><p>Q2</p><p>B</p><p>B</p><p>E</p><p>E</p><p>R2</p><p>1kW</p><p>A</p><p>B</p><p>figura 13c</p><p>figura 14</p><p>figura 15a figura 15b</p><p>CONCLUINDO: Vimos que o amplificador de saída</p><p>classe B, manifesta-se pela amplificação do sinal, sendo</p><p>um dos transistores responsáveis pelo semiciclo</p><p>positivo, e o outro pelo semiciclo negativo. Nunca os</p><p>transistores estarão conduzindo ao mesmo tempo, o</p><p>que acaba causando a distorção cruzada; é um</p><p>amplificador de baixa qualidade sonora, sendo utilizado</p><p>em equipamentos que requerem pouco consumo em</p><p>repouso (rádios a pilha por exemplo). Apesar disso,</p><p>alguns fabricantes colocam seus amplificadores de</p><p>rádio (que funcionam à pilha) para trabalharem quase</p><p>atingindo a pré polarização dos transistores de saída,</p><p>diminuindo a distorção cruzada, mas não eliminando-a.</p><p>Os detalhes disso veremos na sequência.</p><p>1,2V sobre a junção (forçada pelos dois diodos em</p><p>série). Para sabermos quanto circulará de corrente</p><p>para as junções, bastará calcular a queda de 1,2V</p><p>sobre um valor de 100 ohms, que dará 0,012A ou</p><p>12mA (12 miliamperes). Calculando também a</p><p>queda de tensão sobre R1 que é de 14,4V e</p><p>sabendo de seu valor, que é de 1k, onde teremos</p><p>0,0144Aou 14,4mA circulando por ele. Como há</p><p>uma diferença de 0,0024A ou 2,4mA, na corrente</p><p>que circula por R1 e que circula por Rx, a diferença</p><p>irá para a base e emissor de</p><p>Q1 e também por</p><p>emissor e base de Q2. Apesar de parecer uma</p><p>corrente muito baixa, apenas 0,0024A, se o</p><p>transistor tiver ganho de 100, a corrente entre</p><p>coletor e emissor destes será de 0,24A ou 240mA.</p><p>Considerando ainda que temos uma tensão de 30V</p><p>polarizando o amplificador e com uma corrente de</p><p>repouso circulante de 0,24A, teremos uma potência</p><p>total dissipada de 7W nos transistores de saída.</p><p>Esta potência indicada é somente para o repouso</p><p>dos transistores, ou seja, sem sinal, e fatalmente</p><p>fará os transistores aquecerem, o que causa um</p><p>consumo desnecessário. Quanto a ser um</p><p>aquecimento excessivo ou não, veremos mais</p><p>adiante, onde criaremos um controle muito</p><p>interessante para conter esse aquecimento. Agora,</p><p>usando aqueles resistores em paralelo, 100 ohms</p><p>com 1k, obtivemos um valor de 91 ohms, que</p><p>permitirá a metade da corrente pelos transistores de</p><p>saída e com isso gerará uma dissipação de potência</p><p>de 3,5W. Vemos então que utilizar um valor de 82</p><p>ohms, que deixaria os transistores quase</p><p>polarizados (ou cortados), ou usar um valor de 100</p><p>ohms, que criaria uma baixíssima corrente base-</p><p>emissor, mas que amplificada chegaria a 7W de</p><p>dissipação de potência é algo muito complicado e</p><p>crítico. Faremos a seguir maiores considerações</p><p>sobre esta corrente de repouso.</p><p>O CONTROLE DA CORRENTE DE REPOUSO</p><p>Vimos até agora que o amplificador AB tem uma</p><p>pré-polarização e que esta pré-polarização irá</p><p>impedir a distorção cruzada na saída dos sinais</p><p>amplificados. Utilizando o circuito anterior como</p><p>exemplo, podemos dizer que utilizando um resistor</p><p>Rx de 82 ohms, há distorção, mas muito pequena,</p><p>devido aos transistores já estarem quase no ponto</p><p>de polarização. Já para o resistor Rx com 100 ohms,</p><p>não haverá distorção cruzada, mas a saída do</p><p>amplificador aquecerá e haverá uma considerável</p><p>perda de potência em repouso. Como as</p><p>características de polarização de transistores</p><p>variam muito, pois quando afirmamos que um</p><p>transistor é polarizado entre base e emissor com</p><p>uma tensão de 0,6V, queremos dizer que ele</p><p>começará a ser polarizado à partir de 0,55V</p><p>aplicados a sua junção base e emissor, indo à</p><p>máxima polarização com 0,75V. Assim, fica difícil</p><p>dizer qual valor do resistor Rx para manter uma</p><p>queda mínima de 1,2V aproximadamente, e se ele</p><p>conseguirá controlar a pré-polarização dos</p><p>transistores de saída, sem causar distorção ou</p><p>ainda aquecimento excessivo. Há de se notar</p><p>também que a simples substituição dos transistores</p><p>de saída pelos mesmos tipos, não garantiria o</p><p>mesmo trabalho anterior de polarização que se</p><p>tinha entre base e emissor (considerando a grande</p><p>variação de ganho entre os transistores de mesma</p><p>codificação).</p><p>A figura 16a, mostra-nos que devido às várias</p><p>dificuldades apresentadas acima, torna-se</p><p>necessário um ajuste na polarização de base,</p><p>chamada de controle da CORRENTE DE</p><p>REPOUSO, também chamada de CORRENTE</p><p>QUIESCENTE. Assim, colocando um trimpot de</p><p>180 ohms e ajustando-o para próximo do centro,</p><p>conseguiremos a resistência adequada para a pré-</p><p>polarização dos transistores.</p><p>Este circuito da figura 16b é um circuito clássico de</p><p>amplificador de potência classe AB, onde o sinal</p><p>poderá ser acoplado à saída, tanto pela base de Q1</p><p>como pela base de Q2. O trimpot P1 irá ajustar a</p><p>corrente de repouso de acordo com as</p><p>características dos transistores Q1 e Q2.</p><p>CASO VOCÊ QUEIRA COLOCAR O TRIMPOT</p><p>(RESISTOR AJUSTÁVEL) ENTRE AS BASES</p><p>DOS TRANSISTORES DO CIRCUITO PRÁTICO</p><p>QUE VOCÊ MONTOU, DEVERÁ ESCOLHER</p><p>VALORES QUE ESTEJAM ENTRE 180 OHMS</p><p>(IDEAL) E 220 OHMS. CASO SEJA DIFÍCIL</p><p>ENCONTRAR TRIMPOTS DESTE VALOR,</p><p>PODERÁ COLOCAR VALORES PRÓXIMOS A</p><p>1K. NÃO COLOQUE ESTE AJUSTE DE</p><p>CORRENTE DE REPOUSO CASO VOCÊ NÃO</p><p>ESTEJA UTILIZANDO A LÂMPADA SÉRIE. VEJA</p><p>OS DETALHES NA FIGURA 17.</p><p>23ELETRÔNICA AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>+30V+30V</p><p>Q1</p><p>Q2</p><p>AF1</p><p>C1</p><p>R1</p><p>1kW</p><p>P1</p><p>180W</p><p>R2</p><p>1kW</p><p>figura 16a</p><p>AJUSTE DA CORRENTE DE REPOUSO</p><p>A figura 18a, mostra-nos o que aconteceria se</p><p>ajustássemos a resistência do trimpot para menos</p><p>de 82 ohms, sendo esse valor, o mínimo para que a</p><p>queda de tensão ainda seja de 1,2V mesmo sem os</p><p>transistores (diodos de base e emissor); apesar de</p><p>haver uma tensão de base que praticamente seria a</p><p>ideal para a pré-polarização (1,2V) dos transistores</p><p>não haveria corrente circulante por eles, e apesar</p><p>de ser mínima, haveria uma distorção que poderia</p><p>ser perceptível aos ouvidos mais sensíveis e</p><p>também ao osciloscópio, quando ele estiver</p><p>conectado na saída de som para a observação do</p><p>sinal final. Como dissemos anteriormente, este mau</p><p>ajuste faria com que pudesse ser ouvida uma</p><p>pequena distorção no sinal, principalmente nos</p><p>baixos níveis de volume.</p><p>Ajustando-se agora o trimpot para uma resistência</p><p>maior que 82 ohms (figura 18b), faríamos com que a</p><p>queda sobre este resistor aumentasse, mas quando</p><p>chegasse aos 1,2V de queda, os diodos da junção</p><p>de base e emissor, não permitiriam a alteração da</p><p>tensão (passam a ser polarizados), dando uma</p><p>falsa ilusão que nada está mudando. Assim um</p><p>aumento na resistência de P1, produziria maior</p><p>polarização para os transistores de saída e em</p><p>consequência disto haveria uma elevação na</p><p>dissipação de potência dos transistores (muito</p><p>aquecimento). A polarização deles pode chegar a</p><p>um ponto de provocar ripple na fonte (ondulação na</p><p>tensão de fonte) e esta ondulação acabar sendo</p><p>audível, provocando no alto-falante um som com</p><p>frequência baixa de 120Hz (ripple da retificação em</p><p>onda completa).</p><p>24 ELETRÔNICAAMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>Lâmpada</p><p>série</p><p>6W ou</p><p>40W</p><p>tomada</p><p>série</p><p>ligar este plug na</p><p>rede de 110Vac</p><p>BC338</p><p>BC328</p><p>C</p><p>B</p><p>B</p><p>C</p><p>E</p><p>E</p><p>100k</p><p>Lâmpada</p><p>série</p><p>6W ou</p><p>40W</p><p>transformador</p><p>15Vac + 15Vac</p><p>ligar este plug na</p><p>rede de 110Vac</p><p>Q1</p><p>Q2</p><p>AF1</p><p>C1C2</p><p>1000uF</p><p>x 25V</p><p>D1</p><p>1N4007</p><p>D2</p><p>1N4007</p><p>100uF</p><p>x 25V</p><p>R1</p><p>R1</p><p>1k</p><p>180</p><p>W</p><p>W</p><p>R2</p><p>1kW</p><p>15Vdc ~ 20Vdc</p><p>ajustar</p><p>inicialmente</p><p>o trimpot</p><p>para a</p><p>mínima</p><p>resistência</p><p>+30V+30V</p><p>Q1 Ajuste da corrente</p><p>de repouso</p><p>causando distorção</p><p>Q2</p><p>AF1</p><p>C1</p><p>R1</p><p>1kW</p><p>P1</p><p>180W</p><p>R2</p><p>1kW</p><p>Res. aj.</p><p><82W</p><p>figura 17</p><p>figura 16b</p><p>figura 18a</p><p>Devemos ficar atentos se o esquema indica qual</p><p>deveria ser a corrente de repouso do amplificador,</p><p>em que teríamos a eliminação da distorção cruzada</p><p>e ao mesmo tempo não teríamos o risco de deixar a</p><p>corrente de repouso muito alta, provocando</p><p>aquecimento excessivo. A figura 19a, mostra-nos</p><p>uma forma de medir a corrente de repouso que</p><p>circula pelos transístores de saída. Devemos</p><p>posicionar o multímetro na escala de corrente (até</p><p>200 mA), e após abrir o circuito, como indicado na</p><p>figura; ajustar P1 até que a corrente chegue ao valor</p><p>recomendado pelo fabricante. OBSERVAÇÃO:</p><p>Todos os ajustes devem ser feitos com o volume</p><p>fechado, ou com o amplificador em repouso (sem</p><p>excitação de sinal). Após ajustada a corrente de</p><p>repouso, o aparelho deverá ficar ligado pelo menos</p><p>30 minutos, tempo que permite observar se houve</p><p>aquecimento excessivo no dissipador.</p><p>Uma outra forma de ajustar a corrente de repouso é</p><p>utilizar-se de um resistor de valor baixo (em torno de</p><p>0,1 ohm), onde em poder de um milivoltímetro de</p><p>precisão, poderemos monitorar a queda de tensão</p><p>no resistor e com isto ajustar o potenciômetro P1</p><p>(veja figura 19b). No exemplo da figura, podemos</p><p>dizer que se houver uma queda de tensão de 10mV</p><p>sobre o resistor (0,01 V), significando que há uma</p><p>corrente circulante no repouso de 0,1 A. Para se</p><p>fazer o ajuste como indicado na figura 19a ou 19b,</p><p>devemos ter as informações de fábrica, dizendo</p><p>qual deveria ser a corrente de repouso (no caso do</p><p>circuito aberto) ou qual deveria ser a tensão medida</p><p>(no caso da queda de tensão no resistor). Muitas</p><p>vezes estas indicações só aparecem no manual</p><p>técnico do aparelho, não fazendo parte do esquema</p><p>elétrico. Sendo assim existem outras formas de</p><p>ajustar a corrente de repouso e obter os valores que</p><p>possam tomar a manutenção</p><p>e ajustes seguros,</p><p>conferindo ainda qualidade final ao serviço</p><p>executado.</p><p>Para fazer este ajuste necessitaremos de um</p><p>gerador de padrões ou sinais, que não apresente</p><p>deformações no sinal senoidal e que gere</p><p>frequências de 20Hz a 20kHz, sem alteração de seu</p><p>nível de saída. Para o ajuste da corrente de</p><p>repouso, vamos usar somente a frequência de</p><p>1kHz, mas para outras verificações como banda</p><p>passante, necessitaremos das qualidades do</p><p>gerador acima indicado.</p><p>Além disto, necessitaremos de um osciloscópio</p><p>básico, que servirá não só para este serviço, bem</p><p>como para uma infinidade de outros e em outras</p><p>áreas da eletrônica. Injetaremos o gerador de</p><p>funções ajustado em onda senoidal de 1kHz com</p><p>uma amplitude de saída de 0,5Vpp na entrada do</p><p>amplificador (via capacitor), o que dará 5 divisões</p><p>no osciloscópio, na escala de 0,1 V/div e com tempo</p><p>de 0,2ms/div; desta forma poderemos observar</p><p>bem se está havendo distorção do sinal na saída.</p><p>Monitorando a forma de onda na saída de áudio (no</p><p>falante), devemos ajustar agora o trimpot para a</p><p>menor corrente de repouso possível sem que haja</p><p>distorção na forma de onda visualizada no</p><p>osciloscópio (figura 20). Esperar cerca de 30</p><p>minutos com o aparelho ligado, conferindo se não</p><p>25ELETRÔNICA AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>+30V+30V</p><p>Q1</p><p>Q2</p><p>AF1</p><p>C1</p><p>R1</p><p>1kW</p><p>P1</p><p>180W</p><p>R2</p><p>1kW</p><p>Alta dissipação</p><p>de calor em Q1</p><p>Alta dissipação</p><p>de calor em Q2</p><p>Res. aj.</p><p>>>82W</p><p>+30V+30V</p><p>Q1</p><p>Q2</p><p>AF1</p><p>C1</p><p>R1</p><p>1kW</p><p>P1</p><p>180W</p><p>R2</p><p>1kW</p><p>Ajuste de corrente</p><p>conforme indicado</p><p>pela fábrica</p><p>m</p><p>A</p><p>m</p><p>A</p><p>C</p><p>OM</p><p>UM</p><p>MULTÍMETRO NA</p><p>ESCALA DE mA</p><p>V/W</p><p>+30V+30V</p><p>Q1</p><p>Q2</p><p>R1</p><p>1kW</p><p>P1</p><p>180W</p><p>R2</p><p>1kW R3</p><p>0,1W</p><p>m</p><p>V</p><p>m</p><p>A</p><p>C</p><p>O</p><p>MU</p><p>M</p><p>MULTÍMETRO NA</p><p>ESCALA DE MILIVOLTS</p><p>V/W</p><p>figura 18b</p><p>figura 19a</p><p>figura 19b</p><p>houve aquecimento acima do normal no dissipador.</p><p>Caso haja necessidade de ajuste, observe sempre</p><p>com muito cuidado a passagem do semiciclo</p><p>positivo para o negativo (e vice e versa) ajustando</p><p>P1 para um aumento da resistência até que a</p><p>distorção desapareça.</p><p>É bom lembrar que todos os ajustes e medições</p><p>devem ser feitos a uma temperatura ambiente de</p><p>cerca de 25°C, para que tudo funcione a contento.</p><p>Caso o amplificador tenha sua corrente de repouso</p><p>ajustada em dias frios (entre 5 e 15°C), fica claro</p><p>que quando tiver que funcionar em temperaturas</p><p>superiores a 30°C (normal no Brasil), acabará tendo</p><p>aquecimento excessivo. Para evitar isso, utilizamos</p><p>dissipadores de calor. O dissipador de calor, como a</p><p>própria palavra diz, serve para dissipar calor</p><p>produzido pelos transistores de saída; é um material</p><p>geralmente de alumínio, de tamanho variado que</p><p>será preso junto aos transistores de potência para</p><p>absorver, espalhar e dissipar o calor para o meio</p><p>ambiente (ar). Devido à sua grande área, impede</p><p>que o calor do corpo do transistor seja concentrado</p><p>em um ponto muito pequeno (corpo metálico do</p><p>transistor) e que venha a "queimar" por não haver</p><p>tempo e área suficientes para dissipação do calor.</p><p>26 ELETRÔNICAAMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>http://audiolist.org/forum/viewtopic.php?t=489</p><p>http://autoforum.com.br/index.php?showtopic=82361</p><p>http://forum.cifraclub.com.br/forum/10/139579/</p><p>http://eletronica2002.forumeiros.com/forum-de-reparacao-de-aparelhos-</p><p>eletronicos-f1/como-ajustar-a-corrente-de-repouso-do-amplificador-</p><p>cygnus-pa-1800xresolvido-t13023.htm</p><p>http://eletronica2002.forumeiros.com/frum-de-reparao-de-aparelhos-eletrnicos-f1/</p><p>som-philips-ah-621-ajuste-de-corrente-de-repouso-resolvido-t2695.htm</p><p>http://br.dir.groups.yahoo.com/group/audio_list/message/2731</p><p>http://www.htforum.com/vb/showthread.php/22752-Como-se-Calcula-Corrente-Bias</p><p>detalhes sobre corrente de repouso na internet:</p><p>Amplificador de baixa potência</p><p>com controle de corrente de</p><p>repouso feito por dois diodos,</p><p>que equilibram a corrente</p><p>circulante pelos transistores</p><p>de saída</p><p>+30V+30V</p><p>Q1</p><p>Q2</p><p>AF1</p><p>C1</p><p>R1</p><p>1kW</p><p>P1</p><p>180W</p><p>R2</p><p>1kW</p><p>TIME/DIV VOLT/DIV</p><p>0,1V</p><p>0,2mS</p><p>figura 20</p><p>Atenção: caso o aluno queira saber detalhes sobre cálculos de acoplamentos de capacitores</p><p>entrar no link: http://blogdopicco.blogspot.com/2009/03/capacitores.html</p><p>Atenção: após a leitura e/ou estudo detalhado desta aula, parta para a feitura dos</p><p>blocos de exercícios M3-05 à M3-08. Não prossiga para a aula seguinte sem ter</p><p>certeza que seu resultado nos blocos é acima de 85%. Lembre-se que o verdadeiro</p><p>aprendizado, com retenção das informações desta aula, somente será alcançado com</p><p>todos os exercícios muito bem feitos. Portanto, tenha paciência pois será no dia-a-dia</p><p>da feitura dos blocos alcançará um excelente nível em eletrônica.</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>27ELETRÔNICA AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>AULA</p><p>3</p><p>O ajuste da corrente quiescente com trimpot</p><p>O ajuste do aquecimento por realimentação</p><p>O amplificador classe A com carga ativa</p><p>A realimentação negativa em amplificadores</p><p>AMPLIFICADORES CLASSE AB</p><p>CONTROLE DE AQUECIMENTO</p><p>OUTRAS CONFIGURAÇÕES DO AMPLIFICADOR CLASSE AB</p><p>+30V+30V</p><p>Q1</p><p>Q2</p><p>AF1</p><p>C1</p><p>R1</p><p>1kW</p><p>P1</p><p>180W</p><p>R2</p><p>1kW</p><p>IN</p><p>1/2 Vcc</p><p>+15V+15V</p><p>Q1</p><p>Q2</p><p>AF1</p><p>R1</p><p>1kW</p><p>P1</p><p>180W</p><p>R2</p><p>1kW</p><p>0V</p><p>0V</p><p>+0,6V</p><p>-0,6V</p><p>-15V -15V</p><p>figura 1</p><p>figura 2</p><p>A configuração básica do amplificador classe AB é a</p><p>mostrada na figura 1, como já tínhamos comentado</p><p>anteriormente.</p><p>Este tipo de amplificador é usado nas saídas de</p><p>potência excitando diretamente um alto-falante. O</p><p>grande problema neste tipo de acoplamento é que o</p><p>falante está ligado ao potencial terra ou zero volt e a</p><p>saída do amplificador fica com uma tensão de</p><p>metade da fonte, que doravante, chamaremos de</p><p>1/2 Vcc (meio Vcc). Logo, colocamos um capacitor</p><p>de acoplamento para o sinal, C1, mas de</p><p>desacoplamento para a tensão média de saída do</p><p>amplificador.</p><p>O grande problema do capacitor de acoplamento do</p><p>sinal e desacoplamento da tensão da saída do</p><p>amplificador para o alto-falante é que ele não</p><p>responde bem às baixas frequências, ou seja,</p><p>frequências inferiores a 100Hz. Isto ocorre, devido</p><p>às variações de frequência baixa, chegarem ao</p><p>ponto de carga total ou descarga total do capacitor,</p><p>gerando uma ausência momentânea de sinal (ou</p><p>corrente) para o falante e com isso deixando o cone</p><p>livre, gerando um ruído de alta frequência em cima</p><p>de uma reprodução de baixa frequência. Para</p><p>solucionar este problema sem alterar a</p><p>configuração do amplificador podemos utilizar uma</p><p>fonte de alimentação simétrica com tensões de</p><p>alimentação em +B e -B (+15V e -15V no nosso</p><p>exemplo), tornando neste caso o 1/2 Vcc igual a 0</p><p>volt e não necessitaremos do capacitor de</p><p>desacoplamento para ligar a saída do amplificador</p><p>até o alto-falante, como mostra a figura 2. Este</p><p>amplificador funcionará da mesma maneira do</p><p>circuito da figura 1, apenas modificando as tensões</p><p>DC indicadas, pois agora tanto o emissor de Q1</p><p>quanto de Q2 estarão gerando para a saída uma</p><p>tensão de zero volt, que dependerá do valor das</p><p>resistências internas destes transistores. Assim,</p><p>fica claro que eles deverão ter exatamente a mesma</p><p>resistência interna, para que a tensão na saída seja</p><p>de zero volt.</p><p>Quando afirmamos isso, devemos polarizá-los</p><p>adequadamente, onde vemos no circuito que a</p><p>tensão de base de Q1, apresenta uma tensão de</p><p>+0,6V, enquanto que a tensão de base de Q2,</p><p>apresenta uma tensão de -0,6V. Notem que da</p><p>mesma forma, deverá haver um controle da</p><p>corrente entre as bases, caso contrário haverá</p><p>distorção cruzada ou aquecimento excessivo na</p><p>saída.</p><p>Assim, utilizaremos a fonte simétrica para</p><p>alimentação de um amplificador, quando além da</p><p>potência, necessitarmos de uma resposta de</p><p>frequência mais baixa (boa reprodução dos</p><p>graves), enquadrando o amplificador no que</p><p>chamamos de Hi-Fi (High Fidelity) ou alta</p><p>fidelidade.</p><p>Apesar de melhorar a qualidade nas baixas</p><p>frequências, esta ligação direta da saída do</p><p>amplificador ao alto-falante ou caixa acústica,</p><p>produz a necessidade de circuitos</p><p>de proteção mais</p><p>aprimorados, pois em um caso de curto em um dos</p><p>transistores de saída, todo o potencial da</p><p>alimentação será colocado sobre o alto-falante ou</p><p>caixa acústica, levando-o à queima em alguns</p><p>segundos. Uma das formas de proteção mais</p><p>utilizada é colocar os contatos de um relé entre a</p><p>saída do amplificador e os alto-falantes. O</p><p>acionamento deste relé está baseado na tensão</p><p>média de saída, ou seja zero volt. Mesmo quando</p><p>estiver amplificando o sinal em alta potência, o que</p><p>controlará o circuito de proteção e o acionamento</p><p>do relé será a tensão média da saída, pois quando a</p><p>tensão do sinal sobe (em direção ao potencial</p><p>positivo), cairá na mesma proporção (em direção ao</p><p>potencial negativo). Com isso, a partir de um</p><p>resistor e um capacitor, será integrada uma tensão</p><p>média igual a zero volt, que não desarmará o</p><p>circuito.</p><p>Outra modificação que pode ser acrescentada ao</p><p>classe AB é no controle da corrente de repouso,</p><p>onde em alguns amplificadores foi retirado o trimpot</p><p>de ajuste e substituído por 2 diodos, que manterão</p><p>a tensão de pré-polarização entre as bases dos</p><p>transistores, como mostra a figura 3.</p><p>A funcionalidade deste controle de corrente de</p><p>repouso baseia-se no fato que a junção dos diodos</p><p>anodo-catodo é praticamente igual a junção base-</p><p>emissor dos transistores e com isso haveria sempre</p><p>uma queda de tensão sobre os diodos</p><p>(aproximadamente 1,2V) igual a queda de tensão</p><p>das junções base-emissor dos transistores</p><p>mantendo-os sempre em mínima polarização,</p><p>acompanhando as variações de “condutibilidade”</p><p>dos transistores por efeito de temperatura ou</p><p>corrente.</p><p>Para melhor resultado, estes diodos deverão estar</p><p>fixados no dissipador de calor, junto com os</p><p>transistores. Podemos dizer que a tensão de 0,6V</p><p>de polarização direta de um diodo, poderá ser</p><p>levemente alterada de acordo com a temperatura</p><p>ambiente, ou quando submetidos a uma</p><p>temperatura maior. Assim, a lógica é que se os</p><p>transistores de saída de som começarem a aquecer</p><p>acima de uma valor pré-determinado, o dissipador</p><p>também ficará mais quente. Como os diodos da</p><p>corrente de repouso estão no dissipador com pasta</p><p>térmica (pasta que facilita a transferência de calor</p><p>de um ponto ao outro) haverá uma leve diminuição</p><p>da tensão sobre o diodo e com isso, também</p><p>diminuirá a tensão entre as bases dos transistores</p><p>de saída, resultando em uma maior corrente pelo</p><p>diodos e menor corrente pelas junções base-</p><p>emissor dos transistores.</p><p>Podemos ainda melhorar o controle da corrente de</p><p>repouso trocando os diodos por um transistor, que</p><p>terá ainda melhor desempenho para acompanhar</p><p>as variações de estado dos transistores</p><p>amplificadores, como mostra a figura 4.</p><p>Podemos ver que neste circuito também foi</p><p>acrescentado um trimpot para ajuste da corrente de</p><p>repouso final, uma vez ajustada a corrente pelo</p><p>trimpot o transistor Q3 iria se manter controlando a</p><p>corrente dos transistores que estão no dissipador.</p><p>Para entender o funcionamento deste circuito,</p><p>podemos afirmar que deveria existir uma tensão de</p><p>1,2V entre base de Q1 e base de Q2. Como os</p><p>resistores R4 e R5 possuem valores altos, eles se</p><p>prestam a criar uma polarização para a base</p><p>emissor de Q3 e com isso criam uma maior</p><p>polarização para coletor e emissor deste, de forma</p><p>a manter bem controlada a corrente que circula não</p><p>somente por ele, mas também por base-emissor de</p><p>Q1 e emissor-base de Q2.</p><p>Uma vez ajustada a corrente pelo trimpot o</p><p>+30V+30V</p><p>Q1</p><p>Q3</p><p>Q2</p><p>AF1</p><p>C1</p><p>R1</p><p>1kW</p><p>R2</p><p>1kW</p><p>R4</p><p>R5</p><p>P1</p><p>+30V+30V</p><p>Q1</p><p>Q2</p><p>AF1</p><p>C1</p><p>R1</p><p>1kW</p><p>R2</p><p>1kW</p><p>D1</p><p>D2</p><p>15V</p><p>15,6V</p><p>15V</p><p>14,4V</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>28 ELETRÔNICAAMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>figura 3</p><p>figura 4</p><p>Houve uma época que a etapa de potência era feita</p><p>por amplificadores classe A, com válvulas e</p><p>transformadores de saída de som; após, passaram</p><p>a utilizar transistores no lugar das válvulas, mas</p><p>ainda utilizando os transformadores de saída de</p><p>som, como mostramos na figura 6.</p><p>Devido ao baixo rendimento dessas saídas,</p><p>acabaram sendo abandonadas, surgindo um novo</p><p>amplificador classe</p><p>A , q u e n ã o</p><p>a p r e s e n t a o</p><p>transformador de</p><p>saída e sim um</p><p>carga ativa em seu</p><p>lugar. Podemos ver</p><p>este amplificador</p><p>na figura 7.</p><p>Ne le , t emos o</p><p>t r a n s i s t o r Q 1</p><p>fazendo uma pré</p><p>amplificação, onde</p><p>o sinal entra pela</p><p>base e saindo pelo</p><p>coletor. Notem aqui, que não aparecerá forma de</p><p>onda variando em tensão, pois este coletor está</p><p>ligado diretamente à base do transistor Q3, que</p><p>receberá mais ou menos corrente em sua junção</p><p>base-emissor, mantendo a tensão da base variando</p><p>entre 0,55V (menor polarização) até 0,75V (maior</p><p>polarização). Com isso, a resistência interna de Q3</p><p>variará fortemente, abaixando e elevando sua</p><p>tensão de coletor. No coletor de Q3, há o transistor</p><p>Q2, que trabalhará como um resistor variável, ou</p><p>seja, quando o transistor Q3 estiver mais polarizado</p><p>(resistência coletor e emissor menor), estará pouco</p><p>polarizado ou cortado, permitindo assim que haja a</p><p>descarga do capacitor de saída C8, via Q3. Mas,</p><p>quando diminui a polarização de Q3, resultando em</p><p>um aumento de tensão em seu coletor, Q2 acabará</p><p>ficando com a tensão de base maior que do</p><p>emissor, polarizando-o e assim, produzindo a carga</p><p>de C8 e excitação do alto-falante. Como o capacitor</p><p>C7 mantém uma determinada tensão sobre seus</p><p>terminais, será usado como reforço de polarização</p><p>de Q2. Já o resistor R10, durante a polarização de</p><p>Q3, terá uma queda de tensão sobre ele e isso fará</p><p>com que a tensão de base de Q2 fique baixa,</p><p>levando-o ao corte. Apesar do funcionamento ser</p><p>muito semelhante à saída de potência classe B ou</p><p>AB, podemos ver que todo o sinal, tanto o semiciclo</p><p>negativo como positivo, acaba sendo amplificado</p><p>por Q3 e de acordo com o que acontece em seu</p><p>coletor, acabamos gerando maior ou menor</p><p>polarização para Q2. Como este, por sua vez, varia</p><p>sua resistência, sendo considerado como resistor</p><p>de coletor de Q3, é chamado de CARGA ATIVA.</p><p>Veremos mais sobre este tipo de amplificador nos</p><p>módulos seguintes.</p><p>transistor Q3 iria se manter controlando a corrente</p><p>dos transistores Q1 e Q2. Caso haja um</p><p>aquecimento muito alto, o transistor Q3, que ficará</p><p>fixado no dissipador junto com Q1 e Q2, será mais</p><p>polarizado (devido a incidência do calor proveniente</p><p>do dissipador) diminuindo as polarizações de base-</p><p>emissor de Q1 e Q2 e com isso produzindo menos</p><p>corrente de repouso, e claro diminuindo o</p><p>aquecimento geral. Na figura 5, temos a ilustração</p><p>do dissipador, com os transistores de saída Q1 e Q2</p><p>que levam calor ao dissipador e este aquecido,</p><p>aquece o transistor Q3 de controle da corrente de</p><p>repouso (Q3), formando assim uma realimentação</p><p>negativa de controle de temperatura, que é o</p><p>método mais eficaz e automático.</p><p>Fica claro que podemos ter inúmeras maneiras de</p><p>montarmos os amplificadores classe AB, usando</p><p>transistores de saídas diferentes e também</p><p>controles de corrente de repouso iguais ou um</p><p>pouco diferentes do mencionado acima; mas</p><p>destacamos que o princípio de funcionamento será</p><p>mencionado ainda neste módulo, bem como em</p><p>cursos posteriores, onde vamos abordar outras</p><p>configurações de amplificadores classe AB.</p><p>DISSIPADOR</p><p>TRANSISTOR</p><p>DE SAÍDA</p><p>TRANSISTOR</p><p>DE SAÍDA</p><p>MICA</p><p>ISOLANTE</p><p>MICA ISOLANTE</p><p>TRANSISTOR</p><p>DE CONTROLE</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>29ELETRÔNICA AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>AMPLIFICADOR CLASSE A COM CARGA ATIVA</p><p>figura 5</p><p>figura 6</p><p>figura 7</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>30 ELETRÔNICAAMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>AMPLIFICADOR COMPLETO</p><p>R4</p><p>2,2kW</p><p>R5</p><p>2,7kW</p><p>R6</p><p>4,7kW</p><p>R8</p><p>100kW</p><p>R7</p><p>10kW</p><p>R9</p><p>56kW</p><p>P1</p><p>1,2kW</p><p>+30V+30V+30V</p><p>Q1</p><p>Q4</p><p>Q5</p><p>Q3</p><p>Q2</p><p>AF1</p><p>C1</p><p>C2</p><p>R2</p><p>1kW</p><p>IN</p><p>R4</p><p>2,2kW</p><p>R5</p><p>2,7kW</p><p>R6</p><p>4,7kW</p><p>R8</p><p>100kW</p><p>R7</p><p>10kW</p><p>R9</p><p>56kW</p><p>P1</p><p>1,2kW</p><p>+30V+30V+30V</p><p>Q1</p><p>Q4</p><p>Q5</p><p>Q3</p><p>Q2</p><p>AF1</p><p>C1</p><p>C2</p><p>R2</p><p>1kW</p><p>figura 8</p><p>figura 9</p><p>Apesar de termos mostrado os amplificadores de</p><p>potência classes</p><p>A, B e AB, podemos definir que</p><p>quando se trata de sinal em baixo nível ou baixa</p><p>corrente, utiliza-se normalmente a amplificação em</p><p>classe A. Mas, quando utilizamos amplificador de</p><p>potência, seja para áudio ou outro dispositivo</p><p>qualquer, utilizamos as classes B e AB.</p><p>Assim, podemos definir que em pré-amplificadores</p><p>de sinal utilizamos classe A, e na amplificação de</p><p>potência, classes B e AB, ou ainda A com carga</p><p>ativa. Lembramos também que teremos</p><p>amplificadores classe A com transformador ou</p><p>ainda push-pull valvulados, na área de alta</p><p>fidelidade.</p><p>Para que o sinal não sofra distorções, ele deverá</p><p>passar por vários transistores em configurações</p><p>apropriadas; cada um deles deverá amplificar o</p><p>sinal de uma maneira diferente para que à partir de</p><p>um sinal de baixa amplitude e com pouco poder de</p><p>corrente, possa amplificar primeiro em tensão e</p><p>depois em corrente e finalmente passar por uma</p><p>saída de potência dando alto ganho de corrente</p><p>para excitação dos alto-falantes.</p><p>Na figura 8, temos um esquema elétrico de um</p><p>amplificador completo, com todas as etapas de</p><p>amplificação, utilizando 5 transistores. Neste</p><p>amplificador, temos a saída de potência formada</p><p>por Q1 e Q2 configurados num amplificador classe</p><p>AB, sendo que Q3 serve de controle da corrente de</p><p>repouso; Q4 é um amplificador classe A pré-</p><p>polarizado por Q5 e responsável pela grande</p><p>amplificação de tensão, mas não de corrente (a</p><p>amplificação de corrente ficará para os dois</p><p>transistores de saída). Já o transistor Q5,</p><p>configurado em emissor comum, será o pré-</p><p>amplificador, tendo em sua base o sinal que será</p><p>reforçado em corrente para o coletor. Como temos</p><p>uma polarização direta entre o coletor de Q5 e a</p><p>base de Q4, praticamente não haverá variação de</p><p>tensão, mas uma boa variação na circulação de</p><p>corrente. Para termos uma melhor noção do que</p><p>isso significa, vemos que o emissor do transistor Q4</p><p>está preso na alimentação de +30V. Considerando</p><p>que este transistor deverá ter uma resistência</p><p>interna de 1k (mesmo valor do resistor R2, para</p><p>manter o 1/2Vcc na saída), sua base deverá ficar</p><p>constantemente com 29,4V, ou seja, 0,6V a menos</p><p>que o emissor. Para que o sinal seja amplificado por</p><p>Q4, gerando em seu coletor uma boa variação de</p><p>tensão, a corrente de base deverá variar e isso será</p><p>feito pela variação da resistência interna coletor-</p><p>emissor de Q5. Finalmente, o sinal de áudio, entrará</p><p>por C2, sendo acoplado à base de Q5.</p><p>Agora, vamos dimensionar as tensões do</p><p>amplificador na figura 9, colocando estas tensões</p><p>nos retângulos em branco; o aluno deverá tentar por</p><p>lógica (começando pelo 1/2Vcc), colocar todas as</p><p>tensões nos retângulos, e somente após, comparar</p><p>o que fez com as explicações abaixo.</p><p>SOLUÇÃO: Vamos começar a dimensionar o</p><p>amplificador da saída de potência (Q1 e Q2) para a</p><p>entrada (Q5). No ponto acima do alto-falante</p><p>teremos 0V, já que o capacitor C1 desacopla o nível</p><p>DC do 1/2Vcc da saída do amplificador e a bobina</p><p>do alto-falante estando ligado à massa, passará</p><p>este potencial para o lado de cima do mesmo; nos</p><p>emissores de Q1 e Q2 teremos a tensão de 1/2Vcc,</p><p>já que Q1 e Q2 deverão ter aproximadamente (para</p><p>os amplificadores com capacitor de acoplamento de</p><p>saída) as mesmas resistências internas, ficando o</p><p>potencial em torno de 15V. Alertamos aqui que os</p><p>amplificadores com fontes simétricas deverão ter</p><p>transistores apresentando exatamente as mesmas</p><p>resistências em repouso, para garantir para a saída</p><p>zero volt, praticamente sem variação.</p><p>Continuando a polarização, dizemos que a base de</p><p>Q1 deverá ter 0,6V a mais que seu emissor para</p><p>mantê-lo polarizado, o que gerará 15,6V na base de</p><p>Q1. Já para a base de Q2, deverá haver 0,6V a</p><p>menos que o emissor ficando a tensão com 14,4V;</p><p>Q3 deverá estar polarizado, e como seu emissor</p><p>terá 14,4V, sua base terá a mesma tensão de</p><p>1/2Vcc, ficando assim com 15V; R4 apesar de</p><p>menor valor que R5, terá aproximadamente a</p><p>mesma queda de tensão deste, já que por R4</p><p>circulará uma corrente maior devido a corrente de</p><p>base de Q3. Então, teremos abaixo de R4, uma</p><p>tensão de 15,2V e acima de R5 uma tensão de</p><p>14,8V. Q4 tem seu emissor ligado diretamente à</p><p>fonte de 30V e portanto sua base terá 29,4V (0,6V a</p><p>menos); já Q5 tem sua tensão de coletor fixa pela</p><p>base de Q4 (29,4V) e no seu emissor temos R7 de</p><p>10k, que somente será tensão definida, após</p><p>definirmos a tensão de base de Q5.</p><p>Temos na base de Q5 dois resistores, formando um</p><p>divisor de tensão. R8 possui um valor de 100k e R9</p><p>um valor de 56k. Como o valor de R8 é 1,8 vezes</p><p>maior que R9, iremos dividir a fonte de alimentação</p><p>(30V) por 2,8 vezes, que resultará em cerca de</p><p>10,7V. Quando ligamos a base de Q5, podemos</p><p>afirmar que esta cairá, pois formar-se-á um circuito</p><p>paralelo ao R9, diminuindo um pouco a tensão,</p><p>vamos dizer em torno de 10V (queda de 0,7V para</p><p>uma tensão de 10V aproximadamente, pouco</p><p>menos de 10% que é normal).</p><p>Notem que ao abaixar a tensão do divisor de tensão</p><p>quando ligamos a base-emissor de Q5, declaramos</p><p>que uma pequena corrente será desviada para a</p><p>junção... mas quanto seria esta corrente? Para</p><p>fazermos este cálculo, basta saber o valor de R8,</p><p>que é de 100k e qual a tensão sobre ele, que para</p><p>nosso cálculo será de 20V, gerando por ele uma</p><p>corrente de (20V/100.000) 0,0002A ou 0,2mA.</p><p>Após, basta saber qual a corrente que circula por R9</p><p>de 56k. Como temos sobre ele uma tensão de 10V,</p><p>bastará dividir por seu valor de 56k (10V/56.000),</p><p>resultando em 0,00018A ou 0,18mA. A diferença</p><p>entre as duas correntes, será a corrente que será</p><p>desviada para a base e emissor de Q5 (0,0002A -</p><p>0,00018A), que é 0,00002A, ou 0,02mA. Apesar de</p><p>parecer uma corrente muito baixa, haverá o ganho</p><p>do transistor (no caso de Q5) que em pré-</p><p>amplificadores possuem ganhos maiores que 200.</p><p>Assim, a corrente drenada pelo coletor emissor de</p><p>Q5 será de 0,004A (ganho de 200). Após feito este</p><p>cálculo, pensamos que a corrente de 0,004A,</p><p>passará por base e emissor de Q4, mas ainda não.</p><p>Vemos que existe o resistor R6 de 4,7k em paralelo</p><p>com a junção de emissor e base de Q4. Sabemos</p><p>também que a queda de tensão sobre este resistor</p><p>será de 0,6V (está em paralelo com a junção do</p><p>transistor). Assim, a corrente por este resistor será</p><p>de 0,00013A. Subtraindo a corrente de coletor de</p><p>Q5 que é de 0,004A do valor de 0,00013A, resultará</p><p>em 0,0039A (quase a mesma). Esta corrente</p><p>circulante por base e emissor de Q4, deve gerar</p><p>uma resistência interna de coletor e emissor de 1k</p><p>(1000 ohms), para equilibrar com o valor do resistor</p><p>que está na malha de baixo (R2). Sendo assim, já</p><p>sabemos que existe sobre o transistor Q4 uma</p><p>tensão de quase 15V (14,4V) que dividida pela</p><p>resistência interna que teremos para o transistor,</p><p>resultará em uma corrente circulante de 0,015A.</p><p>Como estamos injetando na junção emissor-base</p><p>uma corrente de 0,0039A, no coletor teremos</p><p>0,015A, indicando que o transistor deveria ter um</p><p>ganho de 4 vezes (aproximadamente). É claro que o</p><p>ganho do transistor em questão será entre 50 a 100</p><p>vezes, o que geraria uma resistência entre coletor e</p><p>emissor baixa, aumentando a tensão de coletor</p><p>deste e também da saída de som. Podemos fazer</p><p>várias coisas para contornar este problema, como</p><p>reduzir o ganho de Q5; diminuir o valor do resistor</p><p>entre base e emissor de Q4; aumentar os valores do</p><p>divisor de tensão R8/R9, etc. A verdade é que</p><p>devemos conseguir as tensões mostradas na figura</p><p>10, tarefa muito difícil, considerando tolerâncias de</p><p>resistores e alterações nos ganhos dos</p><p>transistores. Podemos até montar um protótipo que</p><p>a partir de valores muito bem selecionados, com</p><p>resistores de precisão e ganhos corretos para cada</p><p>transistor, obteremos a tensão de saída em 1/2Vcc.</p><p>Todo projeto requer que pensemos também em</p><p>uma linha de montagem em que dezenas, ou talvez</p><p>milhares de circuitos necessitem ser montados.</p><p>Fica claro que a tarefa de conseguir componentes</p><p>de precisão, tornariam o projeto inviável e de</p><p>altíssimo custo.</p><p>Mas, há formas de tornar nosso amplificador,</p><p>bem</p><p>como outros circuitos de montagem e concepção</p><p>prática muito simples, adotando saídas simples</p><p>como veremos no próximo capítulo.</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>31ELETRÔNICA AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>R4</p><p>2,2kW</p><p>R5</p><p>2,7kW</p><p>R6</p><p>4,7kW</p><p>R8</p><p>100kW</p><p>R7</p><p>10kW</p><p>R9</p><p>56kW</p><p>P1</p><p>1,2kW</p><p>+30V+30V+30V</p><p>Q1</p><p>Q4</p><p>Q5</p><p>Q3</p><p>Q2</p><p>AF1</p><p>C1</p><p>C2</p><p>R2</p><p>1kW</p><p>30V</p><p>0V</p><p>15V</p><p>14,4V</p><p>15V</p><p>15,6V</p><p>29,4V</p><p>14,6V</p><p>15,4V</p><p>10,2V</p><p>9,6V</p><p>figura 10</p><p>No circuito anterior (figura 10), tínhamos um</p><p>amplificador que funcionava com uma saída de</p><p>potência em classe AB, e consideramos que para</p><p>obter o 1/2 Vcc, o transistor Q4 deveria ter uma</p><p>resistência interna de 1 k.</p><p>O problema é que esta resistência interna de Q4,</p><p>dependerá de seu ganho e também da corrente de</p><p>polarização que vem de Q5. Como dissemos</p><p>anteriormente, se utilizarmos componentes de</p><p>precisão conseguiremos a tensão de 1/2Vcc. O</p><p>problema é que até variações de temperatura</p><p>ambiente, poderão alterar nossa tensão de 1/2Vcc,</p><p>mesmo com componentes de precisão. Desta</p><p>forma, poderemos utilizar o circuito mostrado na</p><p>figura 11, mas necessitaremos de um dispositivo de</p><p>controle para manter a tensão de saída do</p><p>amplificador em 1/2Vcc, ou mais precisamente,</p><p>manter o valor da resistência interna de Q4 em 1 k. A</p><p>solução para este problema será acrescentar ao</p><p>nosso amplificador uma realimentação negativa</p><p>(como já foi utilizada nas fontes do final do módulo</p><p>2), que irá estabilizar a tensão de 1/2 Vcc do</p><p>amplificador. Na figura 12, temos um amplificador</p><p>com saída em classe AB com realimentação</p><p>negativa, e com alimentação de +6V. Analisando</p><p>este amplificador teremos a saída formada por Q1 e</p><p>Q2 em classe AB e Q3 fará o controle da corrente de</p><p>repouso; Q4 será um driver em classe A polarizado</p><p>por Q5 da mesma maneira que já estudamos o</p><p>primeiro amplificador da figura 10; só que agora foi</p><p>acrescentado um resistor R6 que irá realimentar o</p><p>emissor de Q5 fazendo o mesmo ser polarizado</p><p>mais ou menos de acordo com a tensão de 1/2Vcc</p><p>(figura 13). A tensão na base Q5 será praticamente</p><p>a tensão formada pelo divisor resistivo R10 e R11</p><p>mais os diodos D1 e D2. Então teremos na base de</p><p>Q5 uma tensão de 4V e portanto em seu emissor</p><p>teremos 3,4V, quando a tensão de 1/2 Vcc estiver</p><p>em 3V a queda de tensão sobre R6 será de 0,4V,</p><p>fazendo circular uma corrente da ordem de 0,4mA</p><p>por R6, mantendo Q4 polarizado com uma corrente</p><p>de aproximadamente 0,1mA, já que a corrente</p><p>fornecida por R7 é de 0,3mA, como mostra a figura</p><p>14. Caso a tensão de 1/2 Vcc aumente por algum</p><p>motivo a queda de tensão sobre R6 irá diminuir e</p><p>consequentemente a corrente circulante por ele;</p><p>como a corrente de R7 é fixa em 0,3mA (0,6V), essa</p><p>queda na intensidade de corrente irá despolarizar</p><p>Q4, que irá conduzir menos fazendo a tensão da</p><p>base de Q1 também diminuir polarizando menos a</p><p>este; fazendo então Q1 conduzir menos e a tensão</p><p>de 1/2 Vcc cai, voltando à sua tensão normal</p><p>(lembre-se que ela tinha aumentado). Agora, se a</p><p>tensão de 1/2 Vcc cair, a queda de tensão sobre R6</p><p>irá aumentar, aumentando a corrente circulante por</p><p>Q5 e com isso aumentando a polarização de Q4,</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>32 ELETRÔNICAAMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>R4</p><p>2,2kW</p><p>R5</p><p>2,7kW</p><p>P1</p><p>1,2kW</p><p>+30V+30V</p><p>Q1</p><p>Q4</p><p>Q3</p><p>Q2</p><p>AF1</p><p>C1</p><p>R2</p><p>1kW</p><p>15V</p><p>6V</p><p>Q1</p><p>BC338</p><p>Q3</p><p>BC548C</p><p>Q4</p><p>BC558</p><p>Q5</p><p>BC548B</p><p>Q2</p><p>BC328</p><p>AF1</p><p>8W</p><p>C1</p><p>470 F/10Vm</p><p>C2</p><p>220 F/10Vm</p><p>C3</p><p>470 F/10Vm</p><p>C4</p><p>4,7 F/</p><p>16V</p><p>m</p><p>R3</p><p>1,2kW</p><p>R7</p><p>1,8kW</p><p>R6</p><p>1kW</p><p>R8</p><p>6,8W</p><p>R9</p><p>2,7kW</p><p>R10</p><p>27kW</p><p>R11</p><p>39kW</p><p>D1</p><p>1N4148</p><p>D2</p><p>1N4148</p><p>R5</p><p>15kW</p><p>R4</p><p>1kW</p><p>R2</p><p>330W</p><p>IN</p><p>3V</p><p>REALIMENTAÇÃO NEGATIVA EM AMPLIFICADORES</p><p>figura 11</p><p>figura 12</p><p>que por sua vez, irá conduzir mais aumentando</p><p>também a polarização de Q1 que conduzindo mais,</p><p>irá aumentar a tensão de 1/2 Vcc restabelecendo a</p><p>mesma em 3V.</p><p>Desta forma, não precisaremos ut i l izar</p><p>componentes de precisão para este circuito com</p><p>realimentação negativa, onde devemos destacar</p><p>somente o cuidado na polarização do transistor pré-</p><p>amplificador, não só com respeito aos resistores</p><p>utilizados, bem como seu ganho. Dizemos isso,</p><p>porque leves alterações, produzirão pequenas</p><p>alterações no 1/2Vcc.</p><p>FILTRAGEM DA REALIMENTAÇÃO NEGATIVA</p><p>A realimentação negativa mostrou-se eficiente na</p><p>estabilização do 1/2 Vcc para a polarização que</p><p>chamamos de repouso, ou sem sinal. Mas quando</p><p>um sinal entrar no amplificador e sair amplificado no</p><p>ponto de 1/2 Vcc (saída dos transistores) irá alterar</p><p>esta tensão de 1/2 Vcc por uma fração de segundo</p><p>para cima e para baixo, de acordo com o semiciclo</p><p>do sinal; com isto a realimentação negativa tentará</p><p>evitar qualquer alteração na tensão de 1/2 Vcc,</p><p>anulando a variação do sinal na saída de 1/2 Vcc.</p><p>Para que esse cancelamento de sinal não ocorra,</p><p>devemos filtrar a tensão do emissor de Q5 através</p><p>de um capacitor (C2), impedindo que esta tensão</p><p>varie em alta e média frequência, deixando que o</p><p>sinal possa variar a tensão de 1/2 Vcc, excitando</p><p>assim o alto-falante de forma eficiente e em</p><p>potência. Apesar disso, a média da tensão (nível</p><p>DC) será mantido estável pela tensão armazenada</p><p>em C2, como mostra a figura 15.</p><p>Caso este capacitor perca sua capacitância, as</p><p>tensões em DC do amplificador não se alterarão,</p><p>mantendo a tensão de 1/2 Vcc de saída em 3V.</p><p>Apesar disto, toda e qualquer variação que apareça</p><p>na saída será realimentada sem atenuação (que</p><p>era feita por C2), ou seja, o sinal de áudio será muito</p><p>atenuado, não gerando potência na saída deste</p><p>amplificador. Assim, fica claro que o amplificador</p><p>funcionará, mas com volume muito baixo (pouca</p><p>potência) e não alterando nenhuma das tensões de</p><p>polarização DC. Esta análise somente poderá ser</p><p>feita e detectada com o osciloscópio, observando o</p><p>nível do sinal na saída e logo em seguida no</p><p>emissor de Q5, onde, caso C2 ou R8 esteja aberto,</p><p>haverá o mesmo nível de sinal no emissor de Q5 em</p><p>relação ao sinal de saída.</p><p>Veja que o sinal que está chegando ao emissor do</p><p>transistor Q5, terá a mesma fase da base, ou seja,</p><p>quando o sinal na base estiver aumentando de</p><p>tensão, no emissor (por realimentação) também</p><p>aumentará, diminuindo quase a zero a corrente</p><p>circulante por base e emissor. O mesmo efeito</p><p>ocorrerá caso a tensão de base tenda a cair, caindo</p><p>também no emissor, o que manterá quase a</p><p>corrente constante pela junção. Outro aspecto</p><p>interessante deste amplificador são os diodos D1 e</p><p>D2, ligados em série na base de Q5. Sua função</p><p>será de compensação térmica, pois caso a</p><p>temperatura ambiente suba muito, Q5 tende a</p><p>conduzir mais e devido a seu alto ganho, poderia</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>33ELETRÔNICA AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>6V6V6V</p><p>Q1</p><p>Q4</p><p>Q5</p><p>Q2</p><p>R7</p><p>1,8kW</p><p>R6</p><p>1kW</p><p>0,6V</p><p>0,4V</p><p>I = 0,1mA</p><p>I = 0,3mA</p><p>I = 0,4mA</p><p>3,4V</p><p>4V</p><p>3V</p><p>Q1</p><p>Q5</p><p>Q2</p><p>C2</p><p>220 Fm</p><p>R6</p><p>1kW</p><p>R8</p><p>6,8W</p><p>3,4V</p><p>3,4V</p><p>3V</p><p>6V</p><p>figura 13</p><p>figura 14</p><p>figura 15</p><p>distorcer os sinais na saída. Mas, como os diodos</p><p>também sofrerão o mesmo efeito da temperatura,</p><p>a u m e n t a r ã o s u a c o r r e n t e c i r c u l a n t e ,</p><p>despolarizando a base de Q5, compensando esta</p><p>polarização pela temperatura que ocorre sobre ele,</p><p>como mostra a figura 16.</p><p>Neste amplificador temos ainda uma outra</p><p>realimentação, ligando o alto-falante à base de Q2 e</p><p>por Q3 também à base de Q1. O objetivo aqui será</p><p>intensificar a polarização dos transistores de saída,</p><p>pois quando houver a polarização de Q1 pelo sinal,</p><p>o capacitor C1 será levado ao potencial positivo,</p><p>gerando também um potencial positivo sobre o alto-</p><p>falante e com isso esse potencial é realimentado</p><p>para a base de Q2 auxiliando em seu corte e claro,</p><p>colaborando com a polarização de Q1. Quando o</p><p>sinal excitar o transistor Q2, haverá a descarga do</p><p>capacitor C1 e com isso um potencial abaixo da</p><p>massa sobre o terminal positivo do alto-falante; isto</p><p>incrementará a polarização para Q2 e claro</p><p>auxiliando no corte total de Q1. Desta forma, temos</p><p>um incremento de potência</p><p>para os transistores de</p><p>saída.</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>34 ELETRÔNICAAMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>6V6V</p><p>Q1</p><p>BC338</p><p>Q3</p><p>BC548C</p><p>Q4</p><p>Q2</p><p>BC328</p><p>AF1</p><p>8W</p><p>C1</p><p>470F/10Vm</p><p>R3</p><p>1,2kW</p><p>R5</p><p>15kW</p><p>R4</p><p>1kW</p><p>R2</p><p>330W</p><p>Amplificadores para guitarra são sempre um desafio interessante. Os controles de equalização, ganho e sobrecarga são bastante singulares e a</p><p>combinação ideal varia de guitarrista a guitarrista. Não existe amplificador que satisfaça as necessidades de todos, e não esperamos que esse</p><p>projeto seja uma exceção.</p><p>Entretanto, o grande diferencial é que se você constroi o seu próprio amplificador, você pode modificar diversas características para satisfazer</p><p>suas necessidades. Experimentos, é a chave do circuito que aqui esta apresentada na forma básica, onde cada modificação alterará alguma</p><p>coisa, abrindo a possibilidade de se alterar simplesmente TUDO.</p><p>O amplificador é avaliado em 100W Sobre Uma Carga de 4 Ohms, pois isso é típico de um amplificador do tipo "combo" com dois alto-falantes 8</p><p>ohms em paralelo. Alternativamente, voce pode executar o amplificador em uma "caixa" quad (4 x 8 Ohm falantes em paralelo série - veja a Figura</p><p>5) e vai ficar cerca de 60 Watts. Para realmente aventureiro, 2 caixas de quad e dirija o amplificador irá fornecer 100W, mas será muito mais alto do</p><p>que o gêmeo. Esta é uma combinação comum para guitarristas...</p><p>O restante do texto pode ser visto no site acima...</p><p>Amplificador para guitarra na internet: http://members.fortunecity.com/netrap/images/p27_fig2.gif</p><p>figura 16</p><p>figura 17</p><p>Atenção: após a leitura e/ou estudo detalhado desta aula, parta para a feitura dos</p><p>blocos de exercícios M3-09 à M3-12. Não prossiga para a aula seguinte sem ter</p><p>certeza que seu resultado nos blocos é acima de 85%. Lembre-se que o verdadeiro</p><p>aprendizado, com retenção das informações desta aula, somente será alcançado com</p><p>todos os exercícios muito bem feitos. Portanto, tenha paciência pois será no dia-a-dia</p><p>da feitura dos blocos alcançará um excelente nível em eletrônica.</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>35ELETRÔNICA AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>AULA</p><p>4</p><p>A saída darlington e Sziklai - alto ganho - corrente</p><p>Noções de amplificadores estereofônicos</p><p>Análise de defeitos detalhadas em amplificadores</p><p>Análise de defeitos com realimentação negativa</p><p>AMPLIFICADORES CLASSE AB</p><p>SAÍDAS DARLINGTON E INTEGRADOS</p><p>CONFIGURAÇÃO PARA ALTO GANHO DE CORRENTE (DARLINGTON E SZIKLAI)</p><p>figura 1</p><p>E</p><p>C</p><p>B</p><p>E</p><p>C</p><p>B</p><p>E</p><p>C</p><p>B</p><p>figura 2</p><p>figura 5</p><p>figura 3</p><p>figura 4</p><p>Até agora, a saída dos nossos amplificadores eram</p><p>compostas por apenas 2 transistores na</p><p>configuração classe AB, fornecendo uma</p><p>determinada corrente de saída para a carga (alto-</p><p>falante). Apesar disto, existem casos em que o</p><p>ganho em corrente para saída do amplificador deve</p><p>ser muito alto, e algumas vezes apenas um</p><p>transistor trabalhando para o semiciclo positivo e</p><p>outro transistor para o</p><p>semiciclo negativo, não</p><p>conseguem dar conta da</p><p>corrente consumida pela</p><p>carga (alto-falantes com</p><p>impedâncias de 8 ou 4</p><p>ohms). Se a potência de</p><p>saída do amplificador for alta,</p><p>cada um desses transistores</p><p>deverá ter um reforço de</p><p>corrente, feito por outros dois</p><p>transistores, que juntos</p><p>oferecem um alto ganho</p><p>corrente. A figura 1, mostra</p><p>como seria a configuração de</p><p>dois transistores para alto ganho. Esta configuração</p><p>chama-se DARLINGTON e apresenta dois</p><p>transistores de mesma polaridade NPN. Nesta</p><p>configuração também podem ser usados dois</p><p>transistores PNP, como mostramos na figura 2.</p><p>Quanto maior a potência (tensão x corrente) que o</p><p>transistor pode trabalhar, menor será seu ganho.</p><p>Imaginemos agora, que o transistor de saída (NPN)</p><p>possui ganho de 20. Em algumas saídas de som ou</p><p>até de fontes, necessi-</p><p>t a remos de co r ren tes</p><p>maiores que 2A, e para isso</p><p>co locaremos um outro</p><p>transistor polarizando o</p><p>primeiro. Caso este segundo</p><p>transistor possua ganho de</p><p>50, o ganho total do conjunto</p><p>será 1.000 (mil vezes). Desta</p><p>forma, se necessitarmos de</p><p>uma corrente de saída de 5A,</p><p>d iv id indo-a por 1 .000,</p><p>necessitaremos de uma</p><p>corrente de polarização de somente 5mA (cinco</p><p>miliamperes), corrente muito simples de se obter de</p><p>qualquer transistor driver. Normalmente, para uma</p><p>saída de som utilizando um par</p><p>casado de transistores (classe</p><p>B ou AB), que irão amplificar o</p><p>semiciclo positivo e semiciclo</p><p>n e g a t i v o , f i c a c l a r a a</p><p>n e c e s s i d a d e d e u m a</p><p>configuração de alto ganho</p><p>também para a parte do</p><p>semiciclo negativo.</p><p>Para isso que é construída</p><p>uma configuração de alto</p><p>ganho de corrente, mas que</p><p>utiliza uma combinação um</p><p>pouco diferente da utilizada</p><p>para os Darlingtons: utiliza-se</p><p>transistor PNP polarizando um</p><p>NPN, ou vice-versa, como vemos na figura 3 e 4.</p><p>Este conjunto de transistores bipolares com</p><p>polaridades diferentes é</p><p>chamado de par Sziklai</p><p>(conhecido também como</p><p>"transistor composto") e é</p><p>similar ao par Darlington. É</p><p>c h a m a d o t a m b é m d e</p><p>"Darlington complementar". O</p><p>ganho total é similar àquele de</p><p>um par de Darlington, sendo o</p><p>produto o ganho dos dois</p><p>transistores. A configuração é</p><p>homenagem a seu inventor</p><p>George C. Sziklai (veja figura</p><p>5).</p><p>Uma vantagem sobre o par de</p><p>Darlington é que a tensão de</p><p>polarização entre o terminal</p><p>base e emissor é de somente</p><p>0,6V, sendo que o par</p><p>darlington carece de uma</p><p>tensão mínima de 1,2V para</p><p>polarização das junções. Os</p><p>invólucros dos transistores</p><p>Darlington e Sziklai, são</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>36 ELETRÔNICAAMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>mostrados na figura 6.</p><p>Os pares de Sziklai são usados nos estágios da</p><p>saída de amplificadores de potência, onde o</p><p>projetista quer usar dispositivos do mesmos tipo</p><p>nas saídas (por exemplo transistores NPN), em vez</p><p>dos tipos complementares. Em tais projetos, a</p><p>metade do par da saída ligado ao potencial positivo</p><p>é uma configuração de Darlington, a outra, ligado</p><p>ao potencial negativo, uma configuração Sziklai.</p><p>Isto é chamado de configuração “quase-</p><p>complementar”. Veja a figura 7.</p><p>O funcionamento deste circuito, está baseada em</p><p>T1 e T3 (amplificam o semi-ciclo positivo), que são</p><p>polarizados pelo resistor R1 com 2,2k. Para termos</p><p>uma idéia da corrente circulante por T1, podemos</p><p>dizer que o resistor R1, recebe uma tensão de</p><p>quase 20V; dividindo este valor por 2200 ohms,</p><p>t e r e m o s u m a c o r r e n t e c i r c u l a n t e d e</p><p>aproximadamente 10mA. Considerando que T3 e</p><p>T1 possuem ganho de 1000, poderemos ter uma</p><p>corrente final no amplificador de até 10 amperes. É</p><p>bom lembrar que à medida que a tensão da saída</p><p>sobe, a queda de tensão sobre R1 diminui e com</p><p>isso, também a corrente que pode circular pela</p><p>malha.</p><p>O mesmo nível de corrente teremos na malha de</p><p>baixo, onde T2 e T4 (amplificam o semi-ciclo</p><p>negativo) são polarizados pelo resistor R5, também</p><p>de 2,2k. É claro que um dos resistores de</p><p>polarização (R1 ou R5) deverão ser substituídos</p><p>por um transistor amplificador ou driver, para que o</p><p>sinal que vem do pré-amplificador possa chegar ao</p><p>estágio de saída.</p><p>Nas configurações Darlington</p><p>e Sziklai, montados em um</p><p>único invólucro, é colocado</p><p>um resistor (100Ω ~ 1kΩ)</p><p>entre o emissor e a base dos</p><p>dois transistores visando</p><p>melhorar o turn-off (desligar)</p><p>em altas frequências, como</p><p>mostra a figura 8. Lembre-se</p><p>que nos amplif icadores</p><p>classe AB, apesar dos</p><p>t r a n s i s t o r e s e s t a r e m</p><p>polarizados no repouso (sem</p><p>sinal), durante a excitação,</p><p>quando o(s) transistor(es) do semi-ciclo positivo</p><p>estiver(em) trabalhando, o conjunto de baixo (que</p><p>atua no semi-ciclo negativo) estará completamente</p><p>cortado. Logo estes resistores que vão dentro</p><p>desses transistores são de vital importância para</p><p>este corte.</p><p>+41V</p><p>T1</p><p>T2</p><p>T4</p><p>D2</p><p>D3</p><p>D1</p><p>T3</p><p>R3</p><p>33W</p><p>R4</p><p>33W</p><p>R5</p><p>2k2W</p><p>R2</p><p>33W</p><p>R1</p><p>2k2W</p><p>C2</p><p>ENTRADA</p><p>DE</p><p>ÁUDIO</p><p>R6</p><p>100W</p><p>C1</p><p>+30V</p><p>T1</p><p>BD677</p><p>T2</p><p>BD678</p><p>D2</p><p>D3</p><p>D1</p><p>C2</p><p>ENTRADA</p><p>DE</p><p>ÁUDIO</p><p>C1 16,2V</p><p>15V</p><p>13,8V</p><p>figura 6</p><p>figura 6</p><p>figura 7</p><p>figura 8</p><p>Vemos na figura 7, uma saída utilizando um par Darlington e um par Sziklai.</p><p>Já a figura 8 temos uma saída com dois transistores Darlington.</p><p>E x i s t e m n o m e r c a d o</p><p>transistores que já vem na</p><p>configuração “darlington”</p><p>como mostra a tabela desta</p><p>página, como é o caso do</p><p>BD677 (NPN) e do BD678</p><p>(PNP). Estes transistores na</p><p>realidade, são pequenos</p><p>integrados que trazem dentro</p><p>deles 2 transistores com</p><p>alguns resistores formando</p><p>um único transistor de alto</p><p>ganho em corrente, para</p><p>serem usados em saídas de</p><p>áudio ou em fontes.</p><p>Já a configuração Sziklai</p><p>integrada em um único</p><p>invólucro, é mais difícil de ser</p><p>encontrada, sendo montada normalmente com</p><p>transistores discretos.</p><p>A utilização deste conjunto simplifica o circuito de</p><p>corrente de repouso ou estabilização térmica.</p><p>Alguns especialistas da área dizem que a qualidade</p><p>sonora é melhorada quando se utiliza a</p><p>configuração de saída Darlington-Sziklai.</p><p>Na figura 9, temos um exemplo de saída de áudio</p><p>utilizando estes “transistores” de forma discreta.</p><p>Lembrar que neste circuito, a tensão de polarização</p><p>para transistores a configuração “darlington” não</p><p>mais será de 0,6V e sim de 1,2V, já que a junção</p><p>base-emissor será dupla.</p><p>O sinal de áudio entra no amplificador acoplado pelo</p><p>capacitor de entrada para a base de T4 que servirá</p><p>de pré-amplificador. Este sinal sairá pelo coletor</p><p>indo para base de T5 que servirá de excitador driver;</p><p>daí o sinal irá para a base de T7 que serve de reforço</p><p>de corrente para T9, trabalhando em conjunto com</p><p>este em alto ganho de corrente. Completando o</p><p>amplificador classe AB, temos os transistores T6 e</p><p>T8, também em configuração de alto ganho de</p><p>corrente.</p><p>A realimentação negativa é feita da saída para o</p><p>resistor R33, sendo que o filtro é o C23, chegando</p><p>uma tensão média até o emissor de T4.</p><p>Existem muitos outros tipos de amplificadores além</p><p>dos classes A e AB. Podemos citar o amplificador</p><p>classe H, muito utilizado em micro sistemas de som</p><p>(microsystem´s); como seu funcionamento é mais</p><p>complexo, serão estudados no módulo 4 do curso</p><p>de Eletrônica Sênior.</p><p>Vamos ainda sal ientar que em mui tos</p><p>equipamentos, cada amplificador é chamado de</p><p>CANAL e normalmente o equipamento possui dois</p><p>canais ou um par de amplificadores. Isto se deve ao</p><p>conceito da estereofonia, que exige dois</p><p>amplificadores com saídas de som L (Left) e R</p><p>(Right).</p><p>Estes amplificadores devem ser eletricamente</p><p>idênticos, apesar de amplificarem sinais parecidos</p><p>de acordo com o nível de estereofonia.</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>37ELETRÔNICA AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>+41V</p><p>T8</p><p>T9</p><p>T7</p><p>T5</p><p>T4</p><p>C24</p><p>90pF</p><p>D2</p><p>D3</p><p>T6</p><p>R42</p><p>33W</p><p>R43</p><p>33WR36</p><p>220W</p><p>R33</p><p>5k6W</p><p>R38</p><p>33W</p><p>R35</p><p>2k2W</p><p>R34</p><p>2k2WR29</p><p>82kW</p><p>R27</p><p>330kW</p><p>C22</p><p>10m</p><p>C23</p><p>100m</p><p>C25</p><p>50m</p><p>C26</p><p>1000m</p><p>R31</p><p>1kW</p><p>R28</p><p>270kW</p><p>C21</p><p>220nF</p><p>ENTRADA</p><p>DE</p><p>ÁUDIO</p><p>R44</p><p>12W</p><p>100n</p><p>R45</p><p>560W</p><p>R41</p><p>100W</p><p>figura 9</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>38 ELETRÔNICAAMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>figura 10</p><p>figura 11</p><p>figura 12</p><p>Estereofonia (stereo)</p><p>Esse tipo de reprodução sonora foi baseada no fato</p><p>de que temos dois ouvidos, portanto temos uma</p><p>audição estereofônica (figura 10), que nos permite</p><p>saber se um som vem da esquerda ou da direita e</p><p>também definindo sua distância.</p><p>Portanto um aparelho</p><p>de som estereofônico</p><p>procura reproduzir a</p><p>posição em que os</p><p>instrumentos musicais</p><p>e os cantores estavam</p><p>n o m o m e n t o d a</p><p>gravação de áudio,</p><p>sendo mui to mais</p><p>p r a z e r o s a q u e a</p><p>reprodução monoaural,</p><p>que provém de um</p><p>único canal, ou de dois canais com sinais idênticos.</p><p>Quando um som que está posicionado ao centro</p><p>dos microfones é gravado, terá o mesmo sinal em</p><p>ambos os canais durante a reprodução e é</p><p>escutado como se viesse de uma posição</p><p>centralizada. Ou seja, o som parece vir de um ponto</p><p>médio entre as caixas acústicas e o nosso Cérebro</p><p>o posicionará entre as duas caixas de reprodução.</p><p>Veja na figura 11, como devem ser posicionadas as</p><p>caixas acústicas e o ponto de melhor audição. No</p><p>entanto, quando o som está mais próximo de um</p><p>microfone do que do segundo, durante a</p><p>reprodução, esse som terá mais volume no alto-</p><p>falante correspondente.</p><p>Para exemplificar melhor como isso se processa, se</p><p>colocarmos dois microfones em uma reta de um</p><p>autódromo, com uma grande distância entre eles,</p><p>quando o carro de corrida se aproximar, um dos</p><p>microfones começará a captação do som. Na</p><p>reprodução, somente uma das caixas começará a</p><p>reproduzir este som sendo que nosso cérebro</p><p>perceberá que o som está vindo da esquerda e cada</p><p>vez mais aumentando. Quando o carro de corrida</p><p>passar pelo microfone, o som captado será o</p><p>máximo e começará a diminuir de intensidade; ao</p><p>mesmo tempo, o outro microfone já começa a</p><p>captar o som do carro, visto que este está se</p><p>aproximando. Desta forma, enquanto a caixa de</p><p>reprodução esquerda começa a diminuir seu nível</p><p>de reprodução, a caixa da direita vai aumentando</p><p>seu nível. Quando o carro estiver exatamente entre</p><p>os microfones, o sinal reproduzido será exatamente</p><p>igual entre as caixas, dando a noção ao cérebro que</p><p>a reprodução vem do centro. Assim, ao aproximar-</p><p>se do 2° microfone, o nível da caixa direita estará</p><p>muito maior que da esquerda, até que o som na</p><p>caixa direita também começa a diminuir. Esta</p><p>sensação de "movimento do som" na reprodução é</p><p>chamada de "stereo" que significa "espaço" ou</p><p>"corpo". No estúdio, gravam-se os sons - de uma</p><p>orquestra por exemplo - por meio de dois</p><p>microfones situados numa posição idêntica ao dos</p><p>ouvidos humanos, tal como se um ser humano</p><p>estivesse presente no local.</p><p>Nos sistemas reprodutores, o som gravado - por</p><p>exemplo, no disco de vinil - é reproduzido no</p><p>aparelho de som de forma simultânea em dois</p><p>canais e em duas caixas acústicas, de modo a</p><p>simular a mesma configuração espacial original,</p><p>criando uma ilusão de que o som da orquestra</p><p>previamente gravada, provem da mesma sala em</p><p>que se encontra o ouvinte.</p><p>Os testes de transmissão para os sinais de áudio</p><p>com dois canais ou stereo, começaram na década</p><p>de 50 nos Estados Unidos. Para a transmissão sem</p><p>fio, necessitaremos do sinal L+R (mono) e o sinal</p><p>diferença entre os canais (L-R) que modulará uma</p><p>portadora suprimida.</p><p>No receptor, este sinais são separados, formando</p><p>os sinais L e R. O esquema de um decodificador</p><p>stereo para FM pode ser visto na figura 12, e</p><p>veremos detalhes dos princípios ainda neste</p><p>módulo 3.</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>39ELETRÔNICA AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>Amplificadores Estereofônicos</p><p>Outra característica de alguns equipamentos é que</p><p>os dois amplificadores estéreos estão integrados</p><p>em um único circuito. Este CI será geralmente</p><p>alimentado por uma fonte simétrica, e teremos duas</p><p>entradas de sinais e duas saídas para os alto-</p><p>falantes, uma para cada canal; como capacitores de</p><p>maior valor não podem ser integrados, teremos</p><p>alguns componentes externos ao circuito integrado,</p><p>completando a etapa de amplificação, como vemos</p><p>na figura 13. Nela podemos ver o circuito integrado</p><p>STK 4121, que está dividido em duas partes, uma</p><p>para cada amplificador; no pino 1 temos a entrada</p><p>de áudio do canal direito (R) e no pino 18 temos a</p><p>entrada do canal esquerdo (L), as saídas para os</p><p>falantes serão pelos pinos 10 e 13, e a</p><p>realimentação negativa para controlar a tensão nos</p><p>pinos de saída (1/2Vcc), nos pinos 2 e 17. Vejam</p><p>que estes pinos possuem filtros, que irão atenuar o</p><p>sinal realimentado, evitando seu corte por</p><p>completo.</p><p>Estes amplificadores possuem filtros de saída,</p><p>baseados nos capacitores C323/C423 e R338/438,</p><p>que evitarão amplificações de ruído. Quando um</p><p>destes capacitores ou um dos resistores abrem,</p><p>pode ser produzida uma alta frequência com alta</p><p>amplitude na saída, levando a saída de som a um</p><p>grande consumo, podendo levar o amplificador à</p><p>queima. O grave problema</p><p>é que esta alta</p><p>frequência é acima de 20kHz, não sendo na maioria</p><p>das vezes audível.</p><p>Outro ponto muito importante na saída de som, é</p><p>que trabalhando com fonte simétrica +B e -B, a</p><p>tensão de saída deverá ser em média zero volt e</p><p>com isso não haverá necessidade de utilização dos</p><p>capacitores de acoplamento (que causam perdas</p><p>de baixas frequências).</p><p>No lugar dos capacitores, temos na saída um</p><p>indutor em paralelo com um resistor de 8,2 ohms.</p><p>Nas frequências baixas, o indutor é um curto e não</p><p>produz diferenças ao sinal acoplado da saída ao</p><p>alto-falante. Na verdade, o indutor terá como função</p><p>evitar que interferências de altas frequências</p><p>externas possam causar problemas ao</p><p>amplificador.</p><p>13</p><p>10</p><p>18L</p><p>R331</p><p>1k</p><p>R333</p><p>22k</p><p>R338</p><p>4,7</p><p>R339</p><p>8,2</p><p>L14</p><p>ALTO</p><p>R332</p><p>620</p><p>R334</p><p>22k</p><p>R336</p><p>2k2</p><p>R337</p><p>2k2</p><p>R435</p><p>100</p><p>R438</p><p>4,7</p><p>R168</p><p>1K</p><p>R167</p><p>1K</p><p>R436</p><p>2K2</p><p>R437</p><p>2K2</p><p>R166</p><p>100</p><p>R434</p><p>22k</p><p>-22V</p><p>R432</p><p>620</p><p>R433</p><p>22k</p><p>R431</p><p>1k</p><p>C421</p><p>100F</p><p>R439</p><p>8,2</p><p>L16</p><p>C425</p><p>47KpF</p><p>C430</p><p>47KpF</p><p>C423</p><p>100KpF</p><p>+24V</p><p>-24V</p><p>C318</p><p>470pF</p><p>C323</p><p>100nF</p><p>C319</p><p>2,2F</p><p>C321</p><p>100F</p><p>C322</p><p>47F</p><p>C335</p><p>100FC419</p><p>2,2F</p><p>C418</p><p>470pF</p><p>C126</p><p>10F</p><p>C422</p><p>47F</p><p>R</p><p>POWER</p><p>STK4121 II/2</p><p>STK4121 II/2</p><p>1</p><p>17</p><p>2</p><p>16</p><p>3</p><p>11</p><p>15</p><p>5</p><p>4</p><p>6</p><p>14</p><p>7</p><p>8</p><p>9</p><p>12</p><p>figura 13</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>40 ELETRÔNICAAMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>Nas fontes de alimentação, já havíamos deparado</p><p>com as observações “aquece” ou “não aquece”.</p><p>Nos amplificadores de potência, a análise</p><p>envolvendo estas observações serão de vital</p><p>importância na localização da área inicial de análise</p><p>bem como encontrar os componentes defeituosos</p><p>com muito mais facilidade.</p><p>Vai abaixo algumas observações importantes:</p><p>1 - Não se faz análises de defeitos em</p><p>amplificadores sem utilizar o circuito da lâmpada</p><p>em série. A potência deverá ser 3 vezes maior que o</p><p>consumo do equipamento. Vamos destacar aqui</p><p>que um amplificador de 100W com volume fechado,</p><p>consumirá em repouso, cerca de 10% da potência</p><p>máxima, ou seja, cerca de 10W. Assim, utiliza-se o</p><p>cálculo para saber a potência da lâmpada, baseado</p><p>na potência de repouso, que no caso será de 30W.</p><p>Comercialmente, é mais comum encontrarmos</p><p>potências de lâmpadas de 40W do que de 30W.</p><p>Quando não tivermos a potência exata em nosso</p><p>cálculo, escolheremos uma potência levemente</p><p>maior.</p><p>2 - Quando dizemos que algo aquece, será</p><p>fundamental que o componente tenha uma</p><p>determinada queda de tensão sobre ele e que</p><p>também circule corrente. Quando temos dois</p><p>transistores em série, como no caso de uma saída</p><p>de som com par casado (NPN e PNP), caso um dos</p><p>transistores entre em curto coletor-emissor, ele</p><p>NÃO AQUECERÁ, mas produzirá um acréscimo</p><p>razoável de corrente para o outro transistor que</p><p>receberá não somente uma grande queda de</p><p>tensão, mas também por ele circulará razoável</p><p>corrente. Assim, o transistor que está aquecendo,</p><p>normalmente não é o problema como muitos</p><p>técnicos pensam. Apesar disso, se um transistor</p><p>sofrer determinado aquecimento excessivo,</p><p>convém trocá-lo, pois este aquecimento pode ter</p><p>causado problemas às estruturas cristalinas do</p><p>semicondutor e a partir disso, haver um colapso</p><p>geral é questão de tempo.</p><p>3 - Quando o consumo é excessivo (lâmpada em</p><p>série acendendo bem acima do normal),</p><p>primeiramente devemos descobrir qual canal do</p><p>amplificador está com consumo excessivo. Após,</p><p>deveremos aplicar curtos base e emissor dos</p><p>transistores de potência, para saber qual deles está</p><p>com fugas ou curtos. Lembre-se que ao aplicar</p><p>curtos base e emissor, caso o transistor esteja bom</p><p>e polarizado, ele cortará, ajudando em muito a</p><p>análise. Lembre-se que em caso de consumo</p><p>excessivo, a lâmpada em série estará acesa e com</p><p>isso haverá diminuição da tensão da fonte que</p><p>polariza o amplificador. Devemos portanto, remover</p><p>curtos, para fazer análises mais precisas do</p><p>componente defeituoso.</p><p>COMO DETERMINAR PROBLEMAS</p><p>NA MALHA DE CIMA OU DE BAIXO</p><p>DOS AMPLIFICADORES</p><p>O amplificador pode ser avaliado em duas áreas de</p><p>polarização: malha de cima e malha de baixo.</p><p>Quando sabemos em qual das malhas está o</p><p>defeito, fica muito mais fácil e rápido localizar o</p><p>componente defeituoso. A tensão de 1/2Vcc que</p><p>deveria aparecer na saída de som, será o segundo</p><p>ponto para determinar se o problema está na malha</p><p>de cima ou de baixo. O primeiro ponto a ser</p><p>observado, será saber se a saída aquece ou não.</p><p>Considerando que na saída de som de um</p><p>amplificador temos dois transistores que amplificam</p><p>os semi-ciclos positivos e negativos, estes deverão</p><p>ser considerados como dois resistores, que podem</p><p>estar mais ou menos polarizados, ou então com</p><p>fugas ou curtos; ainda poderão apresentar falta de</p><p>ganho ou aberto.</p><p>Assim, vamos relatar abaixo, quatro possibilidades</p><p>de análise de defeito que ocorrem em</p><p>amplificadores:</p><p>1 - Nada aquece e a tensão de</p><p>1/2Vcc está alta.</p><p>Como está dizendo acima que a saída não aquece,</p><p>podemos afirmar que a corrente circulante pelos</p><p>transistores de saída está baixa. O segundo ponto</p><p>será observar qual a tensão que está se</p><p>apresentando no 1/2Vcc. Como diz que está alta,</p><p>significa que a resistência do transistor de baixo é a</p><p>que tem o maior valor.</p><p>Desta forma, começaremos a análise buscando</p><p>descobrir por quê o transistor de baixo está com</p><p>pouca polarização. Análise do defeito inicia pela</p><p>malha de baixo.</p><p>2 - Nada aquece e a tensão de</p><p>1/2Vcc está baixa.</p><p>Como está dizendo acima que a saída não aquece,</p><p>podemos já afirmar que a corrente circulante pelos</p><p>transistores de saída está baixa. O segundo ponto</p><p>será observar qual a tensão que está se</p><p>apresentando no 1/2Vcc. Como diz que está baixa,</p><p>significa que a resistência do transistor de cima é o</p><p>que possui maior valor.</p><p>Desta forma, começaremos a análise buscando</p><p>descobrir por quê o transistor de cima está com</p><p>pouca polarização. Análise do defeito inicia pela</p><p>malha de cima.</p><p>3 - A saída aquece e a tensão de 1/2</p><p>Vcc está alta.</p><p>Como está dizendo acima que a saída aquece,</p><p>ANÁLISE DE DEFEITOS EM AMPLIFICADORES - sem realimentação negativa</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>torna-se fundamental a utilização da lâmpada série.</p><p>Assim, fica definido que os transistores de saída</p><p>apresentam maior polarização, ou seja a corrente</p><p>circulante por eles está alta. O segundo ponto será</p><p>observar qual a tensão que está se apresentando</p><p>no 1/2Vcc. Como diz que está alta, significa que a</p><p>resistência do transistor de cima é a que possui</p><p>menor valor. Desta forma, começaremos a análise</p><p>buscando descobrir por quê o transistor de cima</p><p>está com muita polarização. Análise do defeito inicia</p><p>pela malha de cima.</p><p>4 - A saída aquece e a tensão de 1/2</p><p>Vcc está baixa.</p><p>Como está dizendo acima que a saída aquece,</p><p>torna-se fundamental a utilização da lâmpada série.</p><p>Assim, fica definido que os transistores de saída</p><p>apresentam maior polarização, ou seja a corrente</p><p>circulante por eles está alta. O segundo ponto será</p><p>observar qual a tensão que está se apresentando</p><p>no 1/2Vcc. Como diz que está baixa, significa que a</p><p>resistência do transistor de baixo é a que possui</p><p>menor valor. Desta forma, começaremos a análise</p><p>buscando descobrir por quê o transistor de baixo</p><p>está com muita polarização. Análise do defeito inicia</p><p>pela malha de baixo.</p><p>Obs: Muitas vezes, fica difícil medir tensões quando</p><p>se diz que a lâmpada série está acendendo, pois</p><p>existirá uma tensão de alimentação diminuída, cuja</p><p>porcentagem será proporcional ao brilho que a</p><p>lâmpada apresenta. Assim, quando o brilho da</p><p>lâmpada for muito intenso (tenha certeza que a</p><p>potência da lâmpada é 3 vezes maior do que o</p><p>consumo do equipamento), devemos trabalhar</p><p>aplicando curtos entre base e emissor dos</p><p>transistores de saída e somente após os</p><p>transistores drivers.</p><p>O aluno deverá ler muitas vezes os textos acima,</p><p>para que possa assimilar bem este tipo de análise,</p><p>visando com isso agilizar a busca dos problemas</p><p>em amplificadores profissionais, uma das melhores</p><p>áreas de atuação de reparação técnica.</p><p>ANÁLISE DE DEFEITOS</p><p>Vamos começar agora, as anál ises de</p><p>amplificadores de</p><p>potência com defeitos. Como</p><p>exemplo temos o circuito da figura 14, que está</p><p>apresentando distorção do sinal reproduzido pelo</p><p>alto-falante.</p><p>Nesta figura, temos um amplificador com a tensão</p><p>de 1/2 Vcc mais alta (19V); essa tensão incorreta de</p><p>1/2 Vcc irá justificar a distorção da saída de áudio,</p><p>pois estando o 1/2Vcc maior, quando a tensão</p><p>(sinal) estiver se deslocando para o nível positivo</p><p>(em potências maiores), haverá o ceifamento do</p><p>pico positivo, encostando a variação do sinal na</p><p>tensão de alimentação; isso não ocorrerá para o</p><p>semiciclo negativo, visto que existe quase 20V para</p><p>chegar ao potencial mais baixo.</p><p>Veremos a análise do amplificador, sem comentar</p><p>se a saída está aquecendo ou não.</p><p>Para que a tensão de 1/2 Vcc esteja alta, temos</p><p>duas possibilidades: Q1 estaria muito polarizado,</p><p>ou Q2 estaria pouco polarizado, sendo que nos dois</p><p>casos a tensão de 1/2 Vcc subiria.</p><p>Vamos inicialmente supor que Q2 está pouco</p><p>polarizado, sendo que devemos verificar de onde</p><p>vem a polarização para base; esta polarização é</p><p>obtida via R2 que está ligado ao potencial negativo</p><p>ou massa; caso R2 altere, Q2 será menos</p><p>polarizado e a tensão de 1/2 Vcc irá subir. Temos</p><p>então como primeira possibilidade de defeito, R2</p><p>alterado. Ainda poderemos ter uma falta de ganho</p><p>no transistor Q2, mas como sua tensão de base-</p><p>emissor está com 0,6V e não maior, esta</p><p>possibilidade fica quase descartada.</p><p>Fizemos a primeira análise considerando a tensão</p><p>alta de 1/2Vcc, baseando-se em uma baixa</p><p>polarização no transistor de baixo. Passaremos</p><p>agora para a segunda possibilidade.</p><p>A segunda possibilidade para este defeito seria Q1</p><p>estar muito polarizado, e para isso acontecer</p><p>dependerá também de uma grande polarização</p><p>para o transistor Q4, que traz o potencial de +30V</p><p>via seu emissor, entregando assim corrente para</p><p>R4</p><p>2,2kW</p><p>R5</p><p>2,7kW</p><p>R6</p><p>4,7kW</p><p>R8</p><p>100kW</p><p>R10</p><p>10kW</p><p>R7</p><p>10kW</p><p>R9</p><p>56kW</p><p>P1</p><p>1,2kW</p><p>+30V+30V+30V</p><p>Q1</p><p>Q4</p><p>Q5</p><p>Q3</p><p>Q2</p><p>AF1</p><p>C1</p><p>C2</p><p>R2</p><p>1kW</p><p>13,6V</p><p>30V</p><p>0V11,4V</p><p>29,3V</p><p>12V</p><p>19V</p><p>19,6V</p><p>18,4V</p><p>19V</p><p>18,8V</p><p>19,2V</p><p>R4</p><p>2,2kW</p><p>R5</p><p>2,7kW</p><p>R6</p><p>4,7kW</p><p>R8</p><p>100kW</p><p>R10</p><p>10kW</p><p>R7</p><p>10kW</p><p>R9</p><p>56kW</p><p>P1</p><p>1,2kW</p><p>+30V+30V+30V</p><p>Q1</p><p>Q4</p><p>Q5</p><p>Q3</p><p>Q2</p><p>AF1</p><p>C1</p><p>C2</p><p>R2</p><p>1kW</p><p>0,7V</p><p>0,6V</p><p>0,6V</p><p>0,6V0,6V</p><p>figura 14</p><p>figura 15</p><p>41ELETRÔNICA AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>base e emissor de Q1. Assim, dissemos que Q4</p><p>deveria estar muito polarizado e para isso Q5</p><p>também deveria estar muito polarizado. Como a</p><p>polarização de Q5 depende do divisor de tensão em</p><p>sua base, uma alteração ou ruptura do resistor R9,</p><p>poderia provocar também maior polarização para</p><p>ele e consequentemente maior para Q4 e Q1,</p><p>elevando o potencial do ½ Vcc.</p><p>Como o aluno pode constatar, muitos componentes</p><p>podem ser responsáveis pelo aumento da</p><p>polarização do transistor de saída Q1. Apesar disto,</p><p>são as tensões medidas para o defeito que</p><p>determinarão qual o componente que está</p><p>provocando tal alteração.</p><p>Verificando a tensão de base de Q4, vemos que ela</p><p>está com 29,3V, indicando que a base-emissor de</p><p>Q4 está com 0,7V, ou seja, bem polarizado.</p><p>Chegando ao emissor de Q5, vemos que</p><p>encontra-se com uma tensão de 11,4V e indo</p><p>para sua base encontramos a tensão de 12V</p><p>que é normal, com 0,6V acima do emissor.</p><p>Vemos que a tensão de 13,6V entre os</p><p>resistores R8 e R9 estão desproporcionais e</p><p>acima do normal, o que poderia estar</p><p>indicando uma alteração no resistor R9. Como</p><p>há queda de tensão de 1,6V sobre R10 e esta é</p><p>proporcional ao resistor R8, já podemos</p><p>afirmar que toda a corrente que passa por R8</p><p>também passará por R10 indicando que R9</p><p>está aberto, fato que podemos ver pela figura</p><p>16.</p><p>Notem que apesar do defeito haver sido</p><p>localizado, inicialmente analisamos como o</p><p>transistor Q2 da saída de som estivesse com</p><p>pouca polarização, podendo ser R2 alterado</p><p>ou o transistor com falta de ganho, o que nos</p><p>levaria a um total erro de interpretação do que</p><p>verdadeiramente está acontecendo com o circuito.</p><p>LOGO, É DE FUNDAMENTAL IMPORTÂNCIA</p><p>QUE, ALÉM DA MEDIÇÃO DO 1/2Vcc DA SAÍDA</p><p>DO AMPLIFICADOR, SAIBAMOS SE ESTÁ</p><p>HAVENDO OU NÃO AQUECIMENTO DESTA. A</p><p>LÂMPADA EM SÉRIE COLABORA MUITO COM</p><p>ESTA ANÁLISE, POIS SE AO LIGARMOS O</p><p>AMPLIFICADOR, NOTAMOS QUE ESTÁ</p><p>HAVENDO UM ACENDIMENTO MAIOR DA</p><p>LÂMPADA, FICA CLARO AFIRMAR QUE ESTÁ</p><p>HAVENDO AQUECIMENTO DA SAÍDA DE SOM.</p><p>Temos a seguir dois defeitos que serão</p><p>analisados em detalhes:</p><p>1) O sinal está apresentando distorção; a</p><p>saída não aquece.</p><p>Verificando a tensão de 1/2Vcc da saída do</p><p>amplificador, vemos que está com 10V, em vez</p><p>dos 15V normais. Como foi falado que a saída</p><p>não aquece, podemos já afirmar que a malha</p><p>onde está o transistor Q1, está com pouca</p><p>polarização.</p><p>Assim, ficará definido qual o caminho a seguir,</p><p>ou seja, neste caso a malha de cima. Assim,</p><p>passamos para a verificação da tensão de</p><p>base de Q1, onde encontramos 10,8V, ou seja,</p><p>0,8V a mais que a tensão de emissor. Veja que</p><p>a junção de Q1 está com polarização acima do</p><p>normal, que deveria ser de 0,6V. Mas, note que</p><p>acabamos de afirmar que o transistor Q1 está</p><p>com pouca polarização e ao mesmo tempo,</p><p>vemos que sua base recebe uma polarização</p><p>de 0,8V a mais que o emissor. Desta forma, já</p><p>podemos afirmar que o transistor Q1 está com</p><p>falta de ganho.</p><p>2) O sinal apresenta distorção e um</p><p>zumbido de baixa frequência; saída aquece.</p><p>Verificando a tensão de saída (1/2Vcc),</p><p>encontramos a tensão de 19,4V, e como a</p><p>R4</p><p>2,2kW</p><p>R5</p><p>2,7kW</p><p>R6</p><p>4,7kW</p><p>R8</p><p>100kW</p><p>R10</p><p>47kW</p><p>R7</p><p>10kW</p><p>R9</p><p>56kW</p><p>P1</p><p>1,2kW</p><p>+30V</p><p>+30V+30V</p><p>Q1</p><p>Q4</p><p>Q5</p><p>Q3</p><p>Q2</p><p>AF1</p><p>C1</p><p>C2</p><p>R2</p><p>1kW</p><p>11,4V</p><p>1,1mA</p><p>resistor R9 aberto</p><p>R4</p><p>2,2kW</p><p>R5</p><p>2,7kW</p><p>R6</p><p>4,7kW</p><p>R8</p><p>100kW</p><p>R10</p><p>47kW</p><p>R7</p><p>10kW</p><p>R9</p><p>56kW</p><p>P1</p><p>1,2kW</p><p>+30V+30V+30V</p><p>Q1</p><p>Q4</p><p>Q5</p><p>Q3</p><p>Q2</p><p>AF1</p><p>C1</p><p>C2</p><p>R2</p><p>1kW</p><p>10,6V</p><p>30V</p><p>0V9,8V</p><p>10V</p><p>9,4V</p><p>10,8V</p><p>29,4V</p><p>10,4V</p><p>10,1V</p><p>10,3V</p><p>9,9V</p><p>figura 16</p><p>42 ELETRÔNICAAMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>43ELETRÔNICA AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>A partir de agora, vamos fazer análises em amplificadores com realimentação negativa, utilizando</p><p>para tal, amplificadores que trabalham com configuração Darlington (T6 e T8) e Sziklai (T7 e T9).</p><p>1) Sinal apresenta distorção; saída de som não aquece.</p><p>R4</p><p>2,2kW</p><p>R5</p><p>2,7kW</p><p>R6</p><p>4,7kW</p><p>R8</p><p>100kW</p><p>R7</p><p>10kW</p><p>R9</p><p>56kW</p><p>P1</p><p>1,2kW</p><p>+30V+30V+30V</p><p>Q1</p><p>Q4</p><p>Q5</p><p>Q3</p><p>Q2</p><p>AF1</p><p>C1</p><p>C2</p><p>R2</p><p>1kW</p><p>10,8V</p><p>15,4V</p><p>18,8V</p><p>19,4V</p><p>19,3V</p><p>19,5V</p><p>29,3V</p><p>20V</p><p>30V</p><p>19,4V</p><p>0V</p><p>ANÁLISE DE DEFEITOS EM AMPLIFICADORES</p><p>utilizando realimentação negativa</p><p>+41V</p><p>T8</p><p>T9</p><p>T7</p><p>T5</p><p>T4 C24</p><p>90pF</p><p>D2</p><p>D3</p><p>D1</p><p>T6</p><p>R42</p><p>33W</p><p>R43</p><p>33WR36</p><p>220W</p><p>R33</p><p>5k6W</p><p>R38</p><p>33W</p><p>R35</p><p>2k2W</p><p>R34</p><p>2k2WR29</p><p>82kW</p><p>R27</p><p>330kW</p><p>C22</p><p>10</p><p>C23</p><p>100</p><p>C25</p><p>50</p><p>C26</p><p>1000</p><p>R31</p><p>1kW</p><p>R28</p><p>270kW</p><p>C21</p><p>220nF</p><p>ENTRADA</p><p>DE</p><p>ÁUDIO</p><p>R44</p><p>12W</p><p>100n</p><p>R45</p><p>560W</p><p>R41</p><p>100W</p><p>33,8V</p><p>42V</p><p>34,4V</p><p>38,8V</p><p>33,2V</p><p>0V</p><p>32,4V</p><p>32V</p><p>30,6V</p><p>18,1V</p><p>17,5V</p><p>0,6V</p><p>37,9V</p><p>0,39V</p><p>1</p><p>R46</p><p>220W</p><p>saída está aquecendo, podemos afirmar que</p><p>está circulando uma boa corrente por ela e que</p><p>o transistor Q1 está muito polarizado. O</p><p>zumbido de baixa frequência poderá ocorrer</p><p>sempre que a tensão de alimentação começar</p><p>a apresentar ripple, ou ondulação na filtragem</p><p>da fonte, provocada pelo consumo excessivo.</p><p>Sendo assim, começamos a análise pela malha</p><p>de cima.</p><p>Verificando a tensão de base de Q1,</p><p>vemos que está com 20V, com 0,6V a</p><p>mais que a tensão do seu emissor, onde</p><p>podemos dizer que até aqui está normal.</p><p>Passamos então para a verificação da</p><p>polarização de Q4, onde encontramos</p><p>em sua base a tensão de 29,3V, ou seja,</p><p>estando muito bem polarizado.</p><p>Passamos então para a polarização do</p><p>transistor Q5, onde vemos que a base</p><p>apresenta uma tensão de 10,8V.</p><p>Calculando a tensão do divisor de</p><p>tensão R8/R9, teremos 10,8V. Como a</p><p>base está ligada e a tensão continua</p><p>sendo 10,8V, pode indicar que não está</p><p>havendo corrente base-emissor de Q5.</p><p>Mas, verificamos agora a tensão do emissor de</p><p>Q5, que está com 15,4V, ou seja, o transistor</p><p>está muito bem polarizado. Mas vemos que a</p><p>tensão</p><p>Qxx5</p><p>Qxx6</p><p>Qxx7</p><p>Qxx8</p><p>Qxx9</p><p>Qxx0</p><p>FUGA C-E</p><p>Qxx1</p><p>Qxx2</p><p>Qxx3</p><p>Qxx4</p><p>Qxx5</p><p>Qxx6</p><p>Qxx7</p><p>Qxx8</p><p>Qxx9</p><p>Qxx0</p><p>CURTO C-B</p><p>Qxx1</p><p>Qxx2</p><p>Qxx3</p><p>Qxx4</p><p>Qxx5</p><p>Qxx6</p><p>Qxx7</p><p>Qxx8</p><p>Qxx9</p><p>Qxx0</p><p>FUGA C-B</p><p>Sxx1</p><p>Sxx2</p><p>Sxx3</p><p>Sxx4</p><p>Sxx5</p><p>Sxx6</p><p>Sxx7</p><p>Sxx8</p><p>Sxx9</p><p>Sxx0</p><p>Sxx1</p><p>Sxx2</p><p>Sxx3</p><p>Sxx4</p><p>Sxx5</p><p>Sxx6</p><p>Sxx7</p><p>Sxx8</p><p>Sxx9</p><p>Sxx0</p><p>Sxx1</p><p>Sxx2</p><p>Sxx3</p><p>Sxx4</p><p>Sxx5</p><p>Sxx6</p><p>Sxx7</p><p>Sxx8</p><p>Sxx9</p><p>Sxx0</p><p>CONTATO</p><p>COLADO “NA”</p><p>CONTATOS</p><p>QUEBRADOS</p><p>CONTATO</p><p>COLADO “NF”</p><p>OU BOBINA</p><p>ABERTA</p><p>BOBINA EM</p><p>CURTO OU</p><p>CHAVE</p><p>COM FUGA</p><p>CHAVES E RELÉ COM</p><p>DEFEITO (Sw - Ch - RL - etc.)</p><p>RL5 com bobina em curto</p><p>Sw128 quebrada</p><p>EXEMPLOS</p><p>ICX1</p><p>ICX2</p><p>ICX3</p><p>ICX4</p><p>ICX5</p><p>ICX6</p><p>ICX7</p><p>ICX8</p><p>ICX9</p><p>ICX0</p><p>IC1x1</p><p>IC2x1</p><p>IC3x1</p><p>IC4x1</p><p>IC5x1</p><p>IC6x1</p><p>IC7x1</p><p>IC8x1</p><p>IC9x1</p><p>IC1x2</p><p>IC2x2</p><p>IC3x2</p><p>IC4x2</p><p>IC5x2</p><p>IC6x2</p><p>IC7x2</p><p>IC8x2</p><p>IC9x2</p><p>IC1x3</p><p>IC2x3</p><p>IC3x3</p><p>IC4x3</p><p>IC5x3</p><p>IC6x3</p><p>IC7x3</p><p>IC8x3</p><p>IC9x3</p><p>ICxx4</p><p>ICxx7</p><p>ICxx5</p><p>ICxx8</p><p>ICxx6</p><p>ICxx9</p><p>ICxx0</p><p>IC 1 a 99</p><p>COM DEFEITO</p><p>IC 1x1 / 9x1</p><p>COM DEFEITO</p><p>IC 1x2 / 9x2</p><p>COM DEFEITO</p><p>IC 1x3 / 9x3</p><p>COM DEFEITO</p><p>IC xx4/xx5/...</p><p>COM DEFEITO</p><p>IC26 com defeito</p><p>CI801 em curto</p><p>U503 com defeito</p><p>IC104 em curto</p><p>EXEMPLOS</p><p>CIRCUITOS INTEGRADOS COM DEFEITO REGULADORES, OPERACIONAIS, DIGITAL, etc.</p><p>(Q - T - Tr - etc.)</p><p>OBS: Os integrados de 1</p><p>a 99 devem usar a</p><p>pr imeira tabela, de</p><p>acordo com seu final; os</p><p>integrados maiores de</p><p>100, deve verificar além</p><p>do final, o número inicial:</p><p>O integrado 201 deve</p><p>olhar a tabela do final “1”</p><p>e depois o inicio 2 (2x1);</p><p>neste caso seria a</p><p>segunda tabe la na</p><p>segunda l inha com</p><p>Txx1</p><p>Txx2</p><p>Txx3</p><p>Txx4</p><p>Txx5</p><p>Txx6</p><p>Txx7</p><p>Txx8</p><p>Txx9</p><p>Txx0</p><p>Txx1</p><p>Txx2</p><p>Txx3</p><p>Txx4</p><p>Txx5</p><p>Txx6</p><p>Txx7</p><p>Txx8</p><p>Txx9</p><p>Txx0</p><p>BOBINA</p><p>ABERTA</p><p>BOBINA EM</p><p>CURTO</p><p>TRANSFORMADORES</p><p>ALTO-FALANTES(TR- etc.)</p><p>TR5 bobina em curto</p><p>Tr3 bobina aberta</p><p>EXEMPLOS</p><p>revisado junho-2008</p><p>5ELETRÔNICA AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>AULA</p><p>1</p><p>CONFIGURAÇÕES E CLASSES</p><p>DE AMPLIFICADORES DE SINAL</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>AMPLIFICADORES DE SINAL</p><p>Classes de Amplificação</p><p>As classes de amplificação, diferenciam-se quanto</p><p>ao método de operação, eficiência, linearidade e</p><p>capacidade de potência de saída. Os</p><p>amplificadores podem ser classificados em:</p><p>Classe A - o dispositivo eletrônico de saída (válvula</p><p>ou transistor) conduz durante os 360 graus do sinal</p><p>de entrada (ciclo completo).</p><p>Classe B - o dispositivo eletrônico de saída (válvula</p><p>ou transistor) conduz durante apenas 180 graus do</p><p>sinal de entrada (apenas um semi-ciclo)</p><p>Classe AB - situam-se entre os amplificadores de</p><p>Classe A e os de Classe B, de forma que o</p><p>dispositivo eletrônico de saída (válvula ou</p><p>transistor) conduz durante mais do que 180 graus</p><p>do sinal de entrada, mas não na sua totalidade.</p><p>Classe C - o dispositivo eletrônico de saída (válvula</p><p>ou transistor) conduz durante menos do que 180</p><p>graus do sinal de entrada.</p><p>Classe D - operam modulando o sinal de entrada na</p><p>forma de pulsos (PWM, "pulse width modulation" ou</p><p>modulação por largura de pulso), controlando o</p><p>dispositivo eletrônico de saída (válvula ou</p><p>transistor) através de dois níveis de tensão, os</p><p>quais fazem com que o dispositivo conduza ou entre</p><p>em corte.</p><p>Classe H - amplifica de forma analógica, mas em</p><p>sinal de amplitude maiores, comuta tensões</p><p>auxiliares maiores.</p><p>Classe F - alta eficiência (idealmente 100%) e alta</p><p>potência de saída. Usado principalmente para</p><p>aplicações de RF e microondas.</p><p>CLASSE A</p><p>O a m p l i f i c a d o r</p><p>classe A (de sinal)</p><p>começou a ser</p><p>e s t u d a d o n a</p><p>apostila de módulo</p><p>2, onde tivemos um</p><p>breve resumo.</p><p>Nos amplificadores</p><p>c l a s s e A , o</p><p>t r a n s i s t o r</p><p>ampl i f icador de</p><p>sinal está polarizado de maneira constante, sendo a</p><p>variação de sinal totalmente amplificada pelo</p><p>transistor (com semiciclo positivo e negativo). A</p><p>figura 1, mostra um amplificador classe A, onde o</p><p>transistor está previamente polarizado (meia</p><p>polarização) e pronto para que a tensão do coletor</p><p>varie para o semiciclo positivo e negativo, sem</p><p>chegar ao corte (chave aberta) ou saturação (chave</p><p>fechada) do transistor.</p><p>Podemos ver nesta figura que o transistor Q1 está</p><p>em meia polarização e sua resistência equivalente</p><p>de coletor-emissor deverá ser pouco maior que sua</p><p>resistência de coletor, cerca de 1,5 vezes, formando</p><p>um circuito “série” com R1 (resistor de coletor),</p><p>resistência interna C-E de Q1 e R2 (resistência de</p><p>emissor). Mesmo quando não existe sinal a ser</p><p>amplificado, o transistor Q1 permanece polarizado</p><p>e com isso este tipo de amplificador consome</p><p>constante energia; apesar disto, é muito utilizado</p><p>como amplificador de sinal (quando os resistores ao</p><p>seu redor são de alto valor).</p><p>Apesar deste inconveniente (sempre estar</p><p>polarizado, e claro, consumindo pequena corrente),</p><p>o amplificador classe A tem uma grande vantagem,</p><p>centrada na sua pré polarização, que é a de</p><p>amplificar todo o ciclo sem causar distorção no</p><p>sinal; torna-se ideal para a função de pré</p><p>amplificação, onde devemos ter um alto ganho em</p><p>tensão, mas sem distorções, já que o sinal captado</p><p>é de baixa amplitude e qualquer distorção poderia</p><p>descaracterizar completamente o sinal.</p><p>+12V+12V</p><p>1,1V</p><p>R1</p><p>1kW</p><p>R2</p><p>100W</p><p>R3</p><p>10kW</p><p>R4</p><p>1kW 0,5V</p><p>7V</p><p>Q1</p><p>+12V+12V</p><p>R1</p><p>1kW</p><p>R2</p><p>100W</p><p>R3</p><p>10kW</p><p>R4</p><p>1kW</p><p>Q1</p><p>+11V</p><p>+7V</p><p>+3V</p><p>+0,4V</p><p>0V</p><p>-0,4V</p><p>+1,5V</p><p>+1,1V</p><p>+0,7V</p><p>+0,9V</p><p>+0,5V</p><p>+0,1V</p><p>C1</p><p>Os amplificadores de sinal Classe A</p><p>Configurações emissor, coletor e base comuns</p><p>A inversão de fase da base para o coletor</p><p>O ganho de tensão e ganho de corrente</p><p>Defeitos com amplificadores classe A</p><p>figura 1</p><p>figura 2</p><p>6 ELETRÔNICAAMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>+</p><p>+</p><p>+</p><p>-</p><p>-</p><p>-</p><p>Sinal na base de Q1</p><p>Sinal no coletor de Q1</p><p>Sinal no emissor de Q1</p><p>1,1Vdc</p><p>1,5Vdc</p><p>0,7Vdc</p><p>0,5Vdc</p><p>0,9Vdc</p><p>0,1Vdc</p><p>7Vdc</p><p>11Vdc</p><p>3Vdc</p><p>+12V</p><p>R1</p><p>1kW</p><p>R2</p><p>100W</p><p>Q1</p><p>+11V</p><p>+7V</p><p>+3V</p><p>+1,5V</p><p>+1,1V</p><p>+0,7V</p><p>+0,9V</p><p>+0,5V</p><p>+0,1V</p><p>10X</p><p>5V</p><p>1X</p><p>0,5V</p><p>8Vpp</p><p>0,8Vpp</p><p>0,8Vpp</p><p>figura 3</p><p>figura 4</p><p>Na figura 2, temos um pré-amplificador classe A,</p><p>onde um sinal entra através do capacitor C1;</p><p>podemos observar que os componentes do circuito</p><p>amplificador são os mesmos da figura 1 e portanto,</p><p>as tensões de polarização também serão as</p><p>mesmas.</p><p>O sinal senoidal de 0,8Vpp "entra" no amplificador</p><p>por C1 - este sinal possui uma variação acima e</p><p>abaixo da massa. Como a média da tensão neste</p><p>ponto é de zero volt, será necessário um capacitor</p><p>que irá desacoplar (ou separar) o nível DC (1,1 V)</p><p>presente na base do transistor do potencial de zero</p><p>volt á esquerda do capacitor. Como a base de Q1 já</p><p>está pré polarizada com 1,1 Vdc, esta tensão</p><p>passará a ser o novo nível DC do sinal, passando a</p><p>variar de 1,5V a 0,7V, fazendo com que a corrente</p><p>base-emissor do transistor Q1 varie de acordo com</p><p>as variações de tensão do sinal; produzimos assim,</p><p>uma corrente coletor-emissor também variável,</p><p>proporcional a variação da corrente de base, só que</p><p>amplificada pelo ganho do transistor (HFE ou β).</p><p>Quando o sinal atinge a base de Q1, a tensão de</p><p>polarização de base varia, fazendo o transistor ser</p><p>mais ou menos polarizado, de acordo com a tensão</p><p>variando na base. Vamos começar a analisar esta</p><p>variação de tensão pelo semiciclo positivo do sinal,</p><p>como mostrado na figura 3. Quando o sinal começa</p><p>o semiciclo positivo a tensão da base começa a</p><p>subir, e com isso a corrente base emissor também</p><p>aumenta, fazendo o transistor conduzir mais</p><p>(resistência interna diminui) e consequentemente a</p><p>tensão do coletor começa a cair. Quando a tensão</p><p>da base atinge o pico máximo de tensão (1,5V) a</p><p>tensão de coletor atinge o pico mínimo de tensão</p><p>(3V); Daí, a tensão de base volta a cair até atingir a</p><p>tensão normal de polarização (1,1 V),, sendo que a</p><p>tensão de coletor também volta a subir até chegar</p><p>na tensão normal de polarização (7V). A tensão de</p><p>emissor (devido a junção base emissor do transistor</p><p>funcionar como um díodo), deve acompanhar a</p><p>tensão de base com uma diferença de 0,6V,</p><p>variando então de 0,5V até a pico</p><p>de base está abaixo da tensão do</p><p>emissor, e logo, já podemos determinar que</p><p>este transistor está com fuga entre coletor e</p><p>emissor.</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>44 ELETRÔNICAAMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>Começamos a analisar medindo a tensão de 1/2Vcc, que está com 33,2V, ou seja, tensão mais</p><p>alta que o normal. Como a saída não aquece, podemos dizer que a corrente circulante pela saída</p><p>é nula ou muito baixa e fica claro que o transistor T9 está pouco polarizado ou cortado. Assim, a</p><p>análise será feita na malha de baixo.</p><p>Verificando a tensão de base de T9, podemos ver que está indicando 0,39V, ou seja, o transistor</p><p>T9 não está polarizado, o que confirma a teoria acima. Passamos então para a polarização do</p><p>transistor T7, onde temos no emissor provavelmente 33V (0,2V a menos que a tensão de saída) e</p><p>na base a tensão de 32,4V. Apesar de termos 0,6V entre emissor e base de T7, precisamos saber</p><p>se é uma boa polarização ou não e para isso devemos conferir a queda de tensão sobre R36,</p><p>onde de um lado temos 32,4V e do outro 32V, ou seja, queda de 0,4V. Considerando que T5 é um</p><p>amplificador classe A, deveria ter uma resistência interna de coletor e emissor de 1,5 vezes o</p><p>valor do resistor de coletor (R36). Mas como a tensão sobre o resistor é de apenas 0,4V, indica</p><p>que a resistência interna de T5 é muitas vezes maior que R36. Verificando agora a tensão de base</p><p>de T5, vemos que está com 0,6V, ou seja, polarizado, mas provavelmente com pouca</p><p>polarização. Como a polarização deste depende de T4, partimos para conferir suas tensões. No</p><p>emissor temos 18,1V e em sua base uma tensão de 17,5V. Calculando agora o divisor de tensão</p><p>que polariza a base de T4, vemos que deverá ser em torno de 17V; como ela está levemente</p><p>maior (17V), significa que alguma corrente pode estar vindo do emissor-base de T4.</p><p>Mas, o que mais chama a atenção é que se a tensão de saída (1/2Vcc) subiu, deveria subir</p><p>também no emissor de T4 e com isso aumentar sua polarização e consequentemente a</p><p>polarização dos demais transistores, para tentar abaixar a tensão de saída. Mas o que vemos no</p><p>emissor de T4 é uma tensão muito baixa, apesar que do lado direito de R33, temos a tensão de</p><p>+33,2V. Pela queda de tensão em R33, já sabemos que a corrente circulante por ele deveria ser</p><p>de 0,0022A ou 2,2mA. Esta corrente não pode estar indo para emissor e coletor de T4, pois se</p><p>fosse, seria obrigada a passar por R31 a corrente de 0,0006A, sobrando 0,0016A ou 1,6mA para a</p><p>base emissor de T5. Se este transistor tivesse ganho de 1, ou seja, a corrente de base emissor</p><p>gerasse a mesma corrente de coletor e emissor, já teríamos uma queda de tensão em R36 de</p><p>0,4V.</p><p>Desta forma, podemos concluir que o resistor R33 está alterado, diminuindo a polarização para</p><p>T4 e com isso causando a despolarização geral de todos os transistores da malha de baixo.</p><p>2) Amplificador distorce o sinal de áudio; saída não aquece.</p><p>2</p><p>+41V</p><p>T8</p><p>T9</p><p>T7</p><p>T5</p><p>T4 C24</p><p>90pF</p><p>D2</p><p>D3</p><p>D1</p><p>T6</p><p>R42</p><p>33W</p><p>R43</p><p>33WR36</p><p>220W</p><p>R33</p><p>5k6W</p><p>R38</p><p>33W</p><p>R35</p><p>2k2W</p><p>R34</p><p>2k2WR29</p><p>82kW</p><p>R27</p><p>330kW</p><p>C22</p><p>10</p><p>C23</p><p>100</p><p>C25</p><p>50</p><p>C26</p><p>1000</p><p>R31</p><p>1kW</p><p>R28</p><p>270kW</p><p>C21</p><p>220nF</p><p>ENTRADA</p><p>DE</p><p>ÁUDIO</p><p>R44</p><p>12W</p><p>100n</p><p>R45</p><p>560W</p><p>R41</p><p>100W</p><p>21V</p><p>43V</p><p>21,5V</p><p>21,5V</p><p>21V</p><p>0V</p><p>20,2V</p><p>20V</p><p>21V</p><p>17,6V</p><p>17V</p><p>0,6V</p><p>37V</p><p>0,6V</p><p>R46</p><p>220W</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>45ELETRÔNICA AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>Começamos a analisar medindo a tensão de 1/2Vcc, que está com 21V, muito próxima da normal,</p><p>mas como a tensão de alimentação está com 43V, vamos considerar que a tensão de 1/2Vcc está</p><p>pouco abaixo do normal. Como a saída não aquece, podemos dizer que a corrente circulante pela</p><p>saída é nula ou muito baixa e fica claro que o transistor T8 está cortado ou pouco polarizado.</p><p>Assim, a análise será feita começando pela malha de cima.</p><p>Verificando a tensão de base de T8, podemos ver que está indicando 21V, ou seja, o transistor T8</p><p>está totalmente cortado, pois tem na base 21V e no emissor a mesma tensão. Com essa tensão</p><p>de emissor, somos levados a pensar que existe uma fuga de coletor e emissor deste transistor,</p><p>mas se isso ocorresse, a tensão de saída seria maior que a metade da fonte (1/2Vcc) e a saída</p><p>aqueceria. Vamos então procurar o motivo pelo qual T8 não está polarizado; a polarização deste</p><p>depende de T6 e vemos que a base está com 21,5V, apenas 0,5V a mais que o emissor. Também</p><p>podemos dizer que T6 está cortado ou com pouquíssima polarização. A polarização deste</p><p>transistor dependerá da corrente proveniente de dois resistores R34 e R35 que estão ligados ao</p><p>potencial positivo; vemos que a tensão do lado direito de R35 está com 21,5V e a tensão do lado</p><p>esquerdo também com 21,5V, o que nos diz que não está circulando corrente por esta malha.</p><p>Chegamos então ao resistor R34 de mesmo valor que R35, sendo que R34 tem uma queda de</p><p>21,5V. Tudo leva a crer que este resistor está aberto, mas se assim fosse, a tensão da saída de</p><p>som seria de zero volt. Como temos na saída uma tensão de quase 1/2Vcc, de alguma forma o</p><p>potencial positivo está chegando ao coletor de T9 (note que há queda de tensão sobre R36).</p><p>Como não temos queda de tensão sobre R35, há apenas um caminho para a polarização da saída</p><p>que é via C25. Caso este capacitor esteja com fuga, ele despolarizará a malha de cima, fazendo</p><p>com que a tensão de saída caia, mas muito pouco. Logo, C25 está com fuga.</p><p>3) Amplificador distorce o sinal de áudio; saída aquece.</p><p>Começamos a analisar medindo a tensão de 1/2Vcc, que está com 10V, abaixo da tensão normal.</p><p>Como a saída aquece, podemos dizer que a corrente circulante pela saída é alta e considerando</p><p>que a tensão está baixa, podemos dizer que o transistor de baixo, o T9 está muito polarizado.</p><p>Começamos a análise medindo a tensão de base de T9, onde encontramos 0,6V, tensão normal</p><p>para sua polarização. Como esta tensão depende da polarização de T7, fomos conferir sua</p><p>tensão de emissor, que encontra-se com a mesma tensão da saída e em sua base uma tensão</p><p>0,6V menor, 9,4V. Até aqui, temos os dois transistores da malha de baixo polarizados. Para que</p><p>T7 possa ser polarizado, o transistor T5 deve também estar em polarização, mas vemos que a</p><p>queda de tensão sobre R36 é zero volt (9,4V de um lado e 9,4V do outro lado). Isto pode ser</p><p>+41V</p><p>T8</p><p>T9</p><p>T7</p><p>T5</p><p>T4</p><p>C24</p><p>90pF</p><p>D2</p><p>D3</p><p>D1</p><p>T6</p><p>R42</p><p>33W</p><p>R43</p><p>33WR36</p><p>220W</p><p>R33</p><p>5k6W</p><p>R38</p><p>33W</p><p>R35</p><p>2k2W</p><p>R34</p><p>2k2WR29</p><p>82kW</p><p>R27</p><p>330kW</p><p>C22</p><p>10</p><p>C23</p><p>100</p><p>C25</p><p>50</p><p>C26</p><p>1000</p><p>R31</p><p>1kW</p><p>R28</p><p>270kW</p><p>C21</p><p>220nF</p><p>ENTRADA</p><p>DE</p><p>ÁUDIO</p><p>R44</p><p>12W</p><p>100n</p><p>R45</p><p>560W</p><p>R41</p><p>100W</p><p>10,6V</p><p>40V</p><p>11,2V</p><p>25,6V</p><p>10V</p><p>0V</p><p>9,4V</p><p>9,4V</p><p>10,6V</p><p>10V</p><p>15,5V</p><p>0V</p><p>34,3V</p><p>0,6V</p><p>3</p><p>R46</p><p>220W</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>46 ELETRÔNICAAMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>comprovado pela tensão de 0V presente na base deste transistor. Desta forma, podemos afirmar</p><p>que a polarização para T7 e T9 não vem da polarização de T5.</p><p>Assim, voltamos para a base de T7 e procuramos outra forma para ligar esta base a um potencial</p><p>mais baixo de tensão. Como a única forma seria a polarização via T5, podemos afirmar então que</p><p>o transistor T7 apresenta uma fuga de base para coletor.</p><p>Note que ao cair a tensão de 1/2Vcc de saída pela polarização excessiva de T9 e T7, a</p><p>realimentação negativa parou de atuar. A tensão de 10V da saída é levada via R33 até o emissor</p><p>de T4 e como este possui na base uma tensão de 16V, tensão esta que é determinada pelo divisor</p><p>de tensão R29, R27 e R28; podemos dizer que este transistor ficará totalmente cortado, como de</p><p>fato ocorrreu (zero volt no coletor de T4).</p><p>AOS ALUNOS QUE SE INTERESSAM EM ANÁLISE DE AMPLIFICADORES DE</p><p>POTÊNCIA, SUGERIMOS ADQUIRIR OS VOLUMES 9, 10 E 11 DO CURSO DE</p><p>ANÁLISE DE DEFEITOS, ONDE LÁ TERÃO CERCA DE 200 PÁGINAS</p><p>FALANDO DESTE ASSUNTO TÃO FASCINANTE.</p><p>sites na internet para pesquisas:</p><p>http://www.mspc.eng.br/eletrn/ampcl110.shtml</p><p>http://www.studior.com.br/amp_avan.pdf</p><p>http://pt.wikipedia.org/wiki/Amplificador</p><p>http://www2.joinville.udesc.br/~geb/download/Tese_Volney.pdf</p><p>ANOTAÇÕES:</p><p>___________________________________________________________________________</p><p>___________________________________________________________________________</p><p>___________________________________________________________________________</p><p>___________________________________________________________________________</p><p>___________________________________________________________________________</p><p>___________________________________________________________________________</p><p>___________________________________________________________________________</p><p>___________________________________________________________________________</p><p>Atenção: após a leitura e/ou estudo detalhado desta aula, parta para a feitura dos</p><p>blocos de exercícios M3-13 à M3-16. Não prossiga para a aula seguinte sem ter</p><p>certeza que seu resultado nos blocos é acima de 85%. Lembre-se que o verdadeiro</p><p>aprendizado, com retenção das informações desta aula, somente será alcançado com</p><p>todos os exercícios muito bem feitos. Portanto, tenha paciência pois será no dia-a-dia</p><p>da feitura dos blocos alcançará um excelente nível em eletrônica.</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>47ELETRÔNICA AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>AULA</p><p>5</p><p>O amplificador classe C - separadores de pulsos</p><p>O diodo varicap - tensão x capacitância</p><p>Montagem de um microrreceptor à varicap</p><p>Fotodiodo - fototransistor e fotoacoplador</p><p>AMPLIFICADOR CLASSE C</p><p>VARICAP E OPTOELETRÔNICOS</p><p>Depois de analisarmos os amplificadores de audio</p><p>vamos analisar um outro tipo de amplificador que</p><p>não é utilizado em áudio, mas é muito importante</p><p>para o funcionamento de muitos equipamentos.</p><p>Nos amplificadores classe B, sabemos que cada</p><p>transistor amplifica uma porção do sinal, ou um</p><p>semiciclo, evitando assim, a polarização constante</p><p>do amplificador AB que possui pouco rendimento.</p><p>Considerando agora que cada semiciclo</p><p>corresponde a um ângulo de 180º, no amplificador</p><p>classe C a amplificação será menor que 180º,</p><p>podendo inclusive trabalhar em uma pequena</p><p>porção de sinal. Consegue-se eficiência da ordem</p><p>de 90%, mas o amplificador não é linear. É utilizado</p><p>em transmissores de FM, onde a amplitude é</p><p>constante, ou em estágios finais de AM, sendo</p><p>neste caso a modulação de áudio sobreposta à</p><p>polarização de anodo (ou coletor/dreno), e o sinal</p><p>RF de entrada mantido constante. A distorção</p><p>harmônica é reduzida a níveis aceitáveis pelo efeito</p><p>seletivo da ressonância paralela.</p><p>Em resumo, considerando que temos um transistor</p><p>trabalhando em classe C, podemos afirmar que sua</p><p>polarização se dará em menos da metade do ciclo</p><p>de sinal. Um exemplo pode ser visto na figura 1.</p><p>Este circuito aparenta ser um amplificador classe A</p><p>à primeira vista, mas se olharmos melhor, veremos</p><p>que ele está normalmente despolarizado, ou seja,</p><p>está entrando uma tensão média em “IN” menor</p><p>que +5V, e isso não polarizará o transistor.</p><p>Supondo que a componente contínua do sinal seja</p><p>inferior a 5Vdc o transistor não estará pré-</p><p>polarizado, já que o sinal irá passar pelo divisor</p><p>resistivo, formado por R1 e R2, que dividirá o sinal</p><p>em 10 vezes para a base de Q1; isso significará que</p><p>o transistor permanecerá cortado, sendo polarizado</p><p>somente quando o sinal “ultrapassar” a tensão de</p><p>+6V (0,6V na base de Q1).</p><p>Para melhor exemplificar este amplificador, vamos</p><p>pegar o sinal de vídeo que é processado numa TV a</p><p>partir de um sinal padrão (8 barras em cores),</p><p>injetado na entrada de antena do aparelho de TV,</p><p>chamado de CVBS (Composite Video Blanking</p><p>Sync). Este sinal é formado por 8 níveis de tensão,</p><p>que irão representar as barras de cores; junto com</p><p>estes níveis de tensão estará somado um “pulso” de</p><p>sincronismo horizontal, com o objetivo de</p><p>sincronizar o oscilador horizontal da TV com o</p><p>oscilador horizontal da emissora. Assim, o sinal</p><p>CVBS, na porção inferior (cerca de 70% dela),</p><p>formará as imagens preto e branco e cores; mas na</p><p>porção mais positiva, os pulsos que aparecem</p><p>servirão para a sincronização dos circuitos de</p><p>varredura.</p><p>Para isso devemos separar esses pulsos do</p><p>restante do sinal, como mostra a figura 2.</p><p>O circuito responsável por separar esses “pulsos de</p><p>AMPLIFICADOR CLASSE C</p><p>+12V</p><p>Q1</p><p>R1</p><p>9k1W</p><p>R2</p><p>1kW</p><p>IN</p><p>OUT</p><p>Barras coloridas</p><p>“Pulso” de sincronismo</p><p>0V</p><p>5V</p><p>6,5V</p><p>figura 1</p><p>figura 2</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>48 ELETRÔNICAAMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>sincronismo” do sinal que formará a imagem é</p><p>chamado de separador de sincronismo, e é formado</p><p>basicamente por um amplificador classe C como</p><p>mostrado na figura 4.</p><p>Este “separador de sincronismos” irá receber em</p><p>sua entrada um sinal de vídeo CVBS (vídeo</p><p>composto), onde a partir de uma tensão do sinal</p><p>estarão os pulsos de sincronismo. Na figura 3a,</p><p>podemos ver um equipamento com a tomada de</p><p>vídeo (CVBS) que devido a uma padronização</p><p>mundial, deve apresentar os pulsos de</p><p>sincronismos, voltados para o lado de baixo, como</p><p>mostra a figura 3b.</p><p>Voltando à figura 4, podemos dizer que a função</p><p>deste amplificador classe C será de extrair os</p><p>pulsos de sincronismos do sinal de vídeo para o</p><p>circuito de varredura horizontal e vertical. O</p><p>funcionamento do circuito é dado a seguir:</p><p>Podemos ver o sinal de vídeo entrando no</p><p>“separador de sincronismos”, formado por Q1 e Q2;</p><p>o sinal terá sua amplitude reduzida dez vezes pelo</p><p>divisor resistivo R1 e R2, sendo assim qualquer</p><p>nível de tensão inferior a 5,5V (0,55V na base) não</p><p>irá polarizar Q1 permanecendo cortado. Como este</p><p>é responsável pela polarização de Q2, e ele recebe</p><p>na base +12V, também estará cortado e sua tensão</p><p>de coletor será zero volt; quando o sinal na entrada</p><p>ultrapassar um nível de tensão superior a 5,5V, Q1</p><p>será polarizado, polarizando também Q2 que</p><p>amplificará o sinal ou seja, com sua saturação</p><p>momentânea levará o sinal para 12V. Assim, toda</p><p>vez que o sinal na entrada de R1/R2 ultrapassar aos</p><p>5,5V, Q1 será polarizado, o mesmo ocorrendo com</p><p>Q2.</p><p>Então, no exemplo da figura 4 temos na saída</p><p>“OUT” apenas os pulsos de sincronismos cuja</p><p>tensão na entrada for acima de 5,5V.</p><p>Podemos então resumir o funcionamento de um</p><p>amplificador classe C como sendo um amplificador</p><p>cujo transistor não é pré-polarizado e com isto ficará</p><p>a maior parte do tempo cortado, mesmo com</p><p>existência do sinal, amplificando apenas uma</p><p>pequena porção deste mesmo sinal; sua grande</p><p>função é extrair e amplificar apenas uma parte do</p><p>sinal, para isso o circuito deverá estar configurado</p><p>para esta função.</p><p>Vamos agora fazer um quadro resumo destes</p><p>primeiros amplificadores que aprendemos:</p><p>Ainda há outros tipos de amplificadores como</p><p>classe D, trabalhando somente em corte e</p><p>saturação (com rendimento altíssimo) e o classe H,</p><p>que possui além da fonte simétrica normal, outra</p><p>fonte simétrica com tensão maior, que somente é</p><p>usada, quando o sinal a ser amplificado aumenta</p><p>consideravelmente (rendimento muito bom). Como</p><p>são amplificadores mais complexos, serão vistos no</p><p>módulo 4.</p><p>0V</p><p>5,5V</p><p>0V</p><p>12V</p><p>0V</p><p>12V</p><p>0V</p><p>0,55V</p><p>Q2</p><p>+12V +12V</p><p>Q1</p><p>R1</p><p>9k1W</p><p>R2</p><p>1kW</p><p>OUT</p><p>IN</p><p>Sinal de vídeo</p><p>entrando</p><p>Pulsos de sincronismo</p><p>saindo</p><p>GANHO</p><p>tensão e</p><p>corrente</p><p>tensão e</p><p>corrente</p><p>só</p><p>corrente</p><p>só</p><p>corrente</p><p>CLASSE A</p><p>CLASSE B</p><p>CLASSE C</p><p>CARACTERÍSTICA FUNÇÃO</p><p>25% 1 TRANSISTOR</p><p>PRÉ-POLARIZADO</p><p>2 TRANSISTORES</p><p>NÃO POLARIZADO</p><p>1 PARA CADA SEMI-CICLO</p><p>2 TRANSISTORES</p><p>PRÉ-POLARIZADO</p><p>1 PARA CADA SEMI-CICLO</p><p>1 TRANSISTOR</p><p>NÃO POLARIZADO</p><p>AMPLIFICA PARTE DO SINAL</p><p>PRÉ</p><p>AMPLIFICADOR</p><p>SAÍDA DE</p><p>POTÊNCIA</p><p>SAÍDA DE</p><p>POTÊNCIA</p><p>SEPARADOR</p><p>DE SINAIS</p><p>80%</p><p>60%</p><p>90%</p><p>Tomada CVBS</p><p>ou simplesmente</p><p>vídeo composto,</p><p>que trabalha com</p><p>o sinal na fase</p><p>mostrada ao lado</p><p>figura 4</p><p>figura 3a</p><p>figura 3b</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>49ELETRÔNICA AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>Até agora nós estudamos vários componentes</p><p>importantes, que são fundamentais para qualquer</p><p>aplicação da eletrônica, que foram explanados</p><p>durante o módulo 1 e 2, onde podemos destacar</p><p>alguns:</p><p>RESISTOR: Componente</p><p>de comportamento linear</p><p>em relação a sua resistência com a corrente elétrica</p><p>e a tensão; sua principal função é polarizar circuitos</p><p>e componentes gerando queda de tensão e</p><p>limitando a corrente do circuito. Por ser um</p><p>componente linear, podemos aplicar a ele a lei de</p><p>Ohm.</p><p>RESISTORES NÃO LINEARES: Componentes</p><p>eletrônicos cujas resistências elétricas não são</p><p>lineares em relação a corrente elétrica e tensão.</p><p>Geralmente suas resistências não são fixas e</p><p>dependem de fatores externos, onde podemos citar:</p><p>LDR, que depende da incidência de luz;</p><p>PTC e NTC que dependem do calor;</p><p>VDR (varistor) que tem sua resistência dependente</p><p>da tensão elétrica aplicada a seus terminais.</p><p>CAPACITOR: Componente eletrônico cuja principal</p><p>característica é sua propriedade de acumular cargas</p><p>elétricas e consequentemente acumular e manter</p><p>uma tensão elétrica sobre seus terminais, é muito</p><p>usado para filtrar e integrar tensões alternadas</p><p>retificadas, acoplador de sinais alternados e</p><p>bloqueador de componentes contínuas dos sinais.</p><p>INDUTOR: Componente eletrônico conhecido como</p><p>bobina, é formado geralmente a partir de espiras em</p><p>série que irão gerar campo magnético a partir de</p><p>uma corrente elétrica. Muitas são sua utilidades na</p><p>eletrônica mas uma de suas principais funções é de</p><p>filtrar as variações de alta frequência através de sua</p><p>reatância indutiva.</p><p>TRANSFORMADOR: Componente elétrico</p><p>formado a partir de um conjunto de 2 ou mais</p><p>“bobinas” enroladas num mesmo núcleo. Tem a</p><p>função de transformar as amplitudes de um sinal ou</p><p>tensão elétrica, sem alterar sua frequência ou forma</p><p>de onda; podendo aumentar a amplitude ou abaixá-</p><p>la, de acordo com a relação de espiras de entrada</p><p>(primário) em relação ao número de espiras de saída</p><p>(secundário). Os transformadores mais comuns são</p><p>os que aumentam ou reduzem a tensão da rede</p><p>elétrica.</p><p>DIODOS: Componente semicondutor formado por</p><p>dois “cristais” dopados a partir do silício (ou</p><p>germânio) sua característica é conduzir corrente</p><p>elétrica em um único sentido de acordo com sua</p><p>polarização. Ele pode funcionar como retificador de</p><p>tensão ou como chave eletrônica. Existem ainda os</p><p>diodos zener que trabalham inversamente</p><p>polarizados estabilizando níveis de tensão ou ainda</p><p>os diodos led´s que emitem luz quando conduzem</p><p>corrente elétrica.</p><p>TRANSISTOR: Componente eletrônico também do</p><p>tipo semicondutor como o diodo, mas formado a</p><p>partir de 3 cristais que dependendo da dopagem</p><p>podem ser NPN ou PNP. Sua principal característica</p><p>é amplificar a corrente que passa pela sua junção</p><p>base-emissor, por uma outra corrente que passará</p><p>pela junção coletor-emissor; para seu correto</p><p>funcionamento ele deverá estar diretamente</p><p>polarizado entre base-emissor com uma tensão de</p><p>0,6V em média (para transistor de silício) e</p><p>inversamente polarizado entre coletor-base; então,</p><p>dependendo da corrente base-emissor podemos</p><p>dizer que a junção coletor-emissor funcionará como</p><p>um resistor variável, mas que só poderá conduzir</p><p>corrente em sentido único.</p><p>OUTROS COMPONENTES IMPORTANTES</p><p>O diodo varicap na realidade funciona como um</p><p>capacitor variável, apesar de ser um diodo</p><p>semicondutor. Seu funcionamento se baseia na</p><p>formação da barreira de potencial que surge</p><p>quando um diodo é inversamente polarizado, como</p><p>mostra a figura 5 e 6.</p><p>Podemos ver a barreira de potencial formada pelo</p><p>campo elétrico do anodo e do catodo; logo, teremos</p><p>a formação de um “isolante” dielétrico entre anodo e</p><p>catodo. Se temos um dielétrico isolador entre dois</p><p>pontos que estão ligados a condutores conectados</p><p>a uma fonte de tensão, teremos a configuração de</p><p>um CAPACITOR (figura 6b). Neste componente em</p><p>particular, esse efeito capacitivo foi planejado</p><p>teoricamente, mas surge</p><p>naturalmente da própria</p><p>construção física do diodo;</p><p>nós já estudamos este</p><p>mesmo efeito no módulo 2,</p><p>quando abordamos o</p><p>capacitor parasita na</p><p>junção coletor-base do</p><p>transistor. O valor deste</p><p>“capacitor”, que terá seu</p><p>Ainda temos dezenas de componentes eletrônicos para serem apresentados, mas nem todos são</p><p>fundamentais para nossos estudos. Para este módulo 3, alguns outros componentes serão apresentados,</p><p>complementando uma série de circuitos; porém outros somente para os módulos seguintes.</p><p>DIODO VARICAP</p><p>PN</p><p>B</p><p>A</p><p>R</p><p>R</p><p>E</p><p>I</p><p>R</p><p>A</p><p>catodo anodo</p><p>figura 5</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>50 ELETRÔNICAAMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>efeito aplicado paralelamente à junção anodo-</p><p>catodo, será de alguns pico-farads, mas dependerá</p><p>de sua construção e principalmente da tensão</p><p>reversa aplicada.</p><p>Os diodos varicaps são fabricados especialmente</p><p>para esse fim e o valor da capacitância dependerá</p><p>do valor da tensão reversa aplicada, como mostra o</p><p>gráfico da figura 7, ou seja quanto maior a tensão</p><p>aplicada, menor a capacitância. No circuito</p><p>ressonante quanto menor a capacitância, o ciclo da</p><p>oscilação será completado de forma mais rápida,</p><p>aumentando a frequência de trabalho. Assim,</p><p>podemos dizer que se aumentarmos a tensão sobre</p><p>ele, a frequência do circuito ressonante aumentará.</p><p>O aspecto físico dos varicaps são iguais aos diodos</p><p>comuns, como mostra a figura 7b e sua simbologia</p><p>pode ser vista na figura 7a.</p><p>A utilização dos diodos varicaps são de</p><p>fundamental importância para a automatização dos</p><p>circuitos eletrônicos principalmente os circuitos</p><p>sintonizadores que serão vistos mais adiante.</p><p>Graças à utilização dos varicaps, foi possível</p><p>utilizarmos o controle remoto da TV para mudarmos</p><p>de canal, além de uma infinidade de outras</p><p>aplicações.</p><p>Na sequência da apostila, veremos alguns circuitos</p><p>que utilizarão os diodos varicap, permitindo ao</p><p>aluno assimilar melhor o funcionamento deste</p><p>interessantíssimo componente. O circuito da figura</p><p>8, é um exemplo de utilização dos diodos varicaps:</p><p>Este é um circuito sintonizador, onde temos a</p><p>bobina L1 em paralelo com o capacitor C1 e</p><p>também em paralelo com o diodo D1 (também</p><p>funcionando como capacitor), sendo C2 utilizado</p><p>para desacoplar a tensão contínua que está sendo</p><p>colocada sobre o diodo D1 (diodo-capacitor</p><p>principal do circuito). Esta configuração forma um</p><p>circuito ressonante cuja frequência sintonizada</p><p>dependerá do valor de L1 e capacitores; D1 é um</p><p>diodo varicap polarizado reversamente pelo</p><p>potenciômetro P1. Variando a tensão aplicada</p><p>sobre este diodo estaremos alterando o valor de</p><p>sua capacitância, variando também a frequência</p><p>sintonizada pelo circuito ressonante. Teremos</p><p>então aqui um circuito sintonizador de frequência</p><p>ajustável, onde podemos ter vários sinais entrando</p><p>no circuito, saindo somente os sinais cuja</p><p>frequência seja a mesma sintonizada pelo filtro.</p><p>Este é o mesmo princípio de um seletor de canais</p><p>CATODO</p><p>ANODO</p><p>PN</p><p>aumento da barreira</p><p>polarização reversa</p><p>figura 6b</p><p>figura 7a figura 7b</p><p>figura 6a</p><p>figura 7</p><p>figura 8</p><p>C</p><p>Vrev</p><p>capacitância</p><p>alta</p><p>tensão</p><p>baixa</p><p>capacitância</p><p>baixa</p><p>tensão</p><p>alta</p><p>tensão</p><p>alta</p><p>capacitância</p><p>baixa</p><p>tensão</p><p>baixa</p><p>capacitância</p><p>alta</p><p>A (anodo)</p><p>K (catodo)</p><p>A (anodo) K (catodo)</p><p>ANODO CATODO</p><p>CIRCUITO SINTONIZADOR</p><p>IN</p><p>OUT</p><p>C1L1</p><p>C2</p><p>D1</p><p>R1</p><p>P1</p><p>figura 7b</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>51ELETRÔNICA AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>de TV ou um sintonizador de estação de rádio, como</p><p>veremos a partir da aula 9. Cabe destacar</p><p>novamente que o capacitor C2 será necessário ao</p><p>circuito, pois sua função é “isolar” o nível DC de</p><p>polarização do diodo varicap do sinal que sai (e</p><p>entra) do circuito.</p><p>MONTAGEM DE UM RÁDIO RECEPTOR COM</p><p>VARICAP</p><p>Na figura 9, podemos ver o esquema mais básico</p><p>possível de um circuito ressonante que será capaz</p><p>de sintonizar algumas emissoras, sua construção é</p><p>muito simples e mostrada na figura 10.</p><p>O funcionamento do circuito está baseado em uma</p><p>bobina L1 e um capacitor DV (Diodo Varicap) que</p><p>trabalhará em uma determinada frequência. Esta</p><p>frequência será determinada pela tensão aplicada</p><p>sobre o diodo varicap. O processo de captação está</p><p>está baseado em ondas eletromagnéticas de rádio</p><p>que existem ao nosso redor, sendo que emissoras</p><p>mais potentes poderão gerar um determinado</p><p>potencial entre os pontos A e T. Se o potencial</p><p>sintonizado for superior a 1Vpp, o diodo de</p><p>germânio (0,3V de queda para polarização direta)</p><p>fará a retificação do sinal, resultando no sinal de</p><p>áudio sem a portadora. O sinal ainda deverá ser</p><p>enviado a um pré-amplificador e uma pequena</p><p>etapa de potência, permitindo assim escutar as</p><p>emissoras mais potentes.</p><p>A tensão de alimentação de 13,5V, servirá somente</p><p>para polarizar o diodo varicap e com isso gerar uma</p><p>determinada capacitância. Sendo o valor do</p><p>potenciômetro R3 100k e o valor de R2 também</p><p>100k, podemos dizer que a tensão levada até o</p><p>diodo varicap variará de 13,5V (mesma tensão de</p><p>alimentação) quando o cursor for posicionado para</p><p>um dos extremos (lado direito). Quando o cursor for</p><p>movido para o lado esquerdo, teremos a metade da</p><p>tensão da fonte, ou seja, cerca de 7V.</p><p>Agora, utilizando a curva característica do diodo</p><p>varicap que diz que, quanto maior a tensão, menor a</p><p>capacitância, podemos dizer que na tensão</p><p>máxima, estaremos sintonizando as estações de</p><p>maior frequência (capacitância do circuito</p><p>ressonante menor).</p><p>Na saída do circuito, temos os pontos X e Y, onde é</p><p>ligado um fone de ouvido de impedância média para</p><p>alta (acima de 100 ohms), caso contrário, nenhum</p><p>sinal será ouvido. Podemos ligar esta saída</p><p>também a qualquer aparelho pré-amplificador e</p><p>potência. Poderemos utilizar a montagem do</p><p>amplif icador M3-1, que fornecerá ótima</p><p>amplificação de sinal para este rádio experimental.</p><p>COMO FAZER A MONTAGEM</p><p>Vamos agora ver como o receptor de rádio deve ser</p><p>construído, equipado com diodo varicap.</p><p>Começamos com a construção da bobina de</p><p>sintonia L1, para a qual utiliza o diâmetro do fio</p><p>esmaltado de cobre de 0,3 mm e um tubo de</p><p>plástico com diâmetro de 20-25 milímetros. O tubo</p><p>de plástico, que podem ter um comprimento de 6 -</p><p>7,8 cm, deve envolver as bobinas de fio compacto</p><p>do tipo mencionado. Em ambas as extremidades do</p><p>tubo de suporte deve ser feito dois pares de furos</p><p>para a fixação dos terminais do enrolamento. Uma</p><p>placa de madeira pode servir de base de apoio do</p><p>circuito. O fone de ouvido deve ter uma impedância</p><p>de 100 ohms ou mais, enquanto o potenciômetro R3</p><p>deve ter uma variação linear. Com relação aos dois</p><p>capacitores fixos C1 - C2, o aluno deve utilizar</p><p>componentes cerâmicos. Recomenda-se também</p><p>inserir o varicap DV de acordo com sua polaridade</p><p>precisa com o catodo voltado para o resistor R1 e</p><p>anodo conectado com a tomada de terra, com um</p><p>terminal da bobina L1 e a tensão da linha negativa</p><p>de alimentação. Finalmente, é importante destacar</p><p>a necessidade de utilizar um diodo de germânio</p><p>(DG), devido ao seu baixo potencial de polarização</p><p>figura 10</p><p>figura 9</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>52 ELETRÔNICAAMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>direta (0,3V). Caso não seja encontrado o diodo de</p><p>germânio, poderá ser utilizado o silício, mas</p><p>somente emissoras com potências altas e</p><p>proximidade destas permitirá a retificação do sinal</p><p>de áudio.</p><p>RELAÇÃO DE COMPONENTES PARA A</p><p>MONTAGEM:</p><p>C1 = 10.000 pF ou 10nF (cerâmico)</p><p>C2 = 10.000 pF ou 10nF (cerâmico)</p><p>R1 = 100.000 ohms - 1/4 W</p><p>R2 = 12.000 ohms - 1/4 W</p><p>R3 = 100.000 ohms (potenciômetro linear)</p><p>L1 = bobina de sintonia (ver texto)</p><p>DG = diodo de germânio: qualquer tipo. Caso não</p><p>encontre, tente o de silício (1N4148)</p><p>DV = diodo varicap (MVAM 115)</p><p>Fone de ouvido = 100 ohms ou mais</p><p>Alim. = 13,5 Vcc</p><p>A figura 11, ao lado, mostra</p><p>um transmissor de FM de</p><p>porte razoável, cuja</p><p>portadora de transmissão</p><p>pode ser deslocada à medida</p><p>que alteramos o valor da</p><p>tensão que está sobre o</p><p>diodo varicap.</p><p>Na aula 10 e 11, teremos</p><p>mais detalhes sobre</p><p>transmissores e modulação</p><p>figura 11</p><p>TABELA DE CARACTERÍSTICAS DE DIODOS VARICAPS</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>53ELETRÔNICA AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>Nós já estudamos os LED’s (Light Emitting Diode) que</p><p>são diodos que emitem luz quando conduzem corrente</p><p>elétrica, e para isso eles devem estar diretamente</p><p>polarizados com uma tensão de 1,5 a 2V.</p><p>Existem vários diodos tipo “LED” que emitem luz em</p><p>frequências eletromagnéticas diferentes, dependendo</p><p>do material e da “configuração” da construção do</p><p>componente; com isso a luz emitida poderá variar do</p><p>vermelho até o azul (violeta). Mas existem diodos que</p><p>emitem luz fora da faixa do visível e portanto a luz que</p><p>ele emite não será percebida por nós. Neste caso o LED</p><p>não terá função de monitoramento, e sim de controle</p><p>automático ou de transmissão de informações ou</p><p>dados.</p><p>Podemos destacar dentre esses diodos:</p><p>Diodo infravermelho: emite luz abaixo da frequência</p><p>do vermelho (430.000.000 MHz).</p><p>Diodo ultravioleta: emite luz acima da frequência do</p><p>violeta (750.000.000 MHz).</p><p>Esses dois tipos de diodos são muito usados em</p><p>controle remoto, pois eles podem transmitir dados pela</p><p>emissão de luz (tipo um código morse) que é chamado</p><p>de sinais PCM - Pulse Code Modulator (Modulador por</p><p>Código de Pulso), onde as funções e comandos são</p><p>transmitidas do controle remoto para o aparelho de TV</p><p>(por exemplo); o fato de se usar a luz fora do visível se</p><p>deve principalmente ao fato de que a luz ambiente</p><p>artificial (lâmpada) ou natural (do sol) possuem pouca</p><p>quantidade de luz abaixo da frequência do vermelho</p><p>(infravermelho) ou acima do violeta (ultravioleta).</p><p>O aspecto físico e as polarizações elétrica desses</p><p>diodos são idênticas aos LED comum, como mostra a</p><p>figura 12a. Também temos um LED de um transmissor</p><p>de controle remoto, na</p><p>figura 12b.</p><p>FOTODIODO</p><p>O fotodiodo é um diodo</p><p>de junção construído</p><p>de forma especial, de</p><p>modo a possibilitar a</p><p>utilização da luz como</p><p>fator determinante no</p><p>controle da corrente</p><p>e l é t r i c a . É u m</p><p>dispositivo de junção</p><p>PN, semicondutor cuja</p><p>região de operação é</p><p>limitada pela região de</p><p>polarização reversa e</p><p>caracteriza-se por ser</p><p>sensível à luz. A aplicação de luz à junção resultará em</p><p>uma transferência de energia das ondas luminosas</p><p>incidentes (na forma de fótons) para a estrutura</p><p>atômica, resultando em um aumento do número de</p><p>portadores minoritários e um aumento do nível da</p><p>corrente reversa. A corrente negra é a corrente que</p><p>existirá sem nenhuma iluminação aplicada. A corrente</p><p>retornará a zero somente se for aplicada uma</p><p>polarização positiva igual a Vo. Em resumo, podemos</p><p>dizer então que um fotodiodo é um dispositivo que</p><p>converte a luz recebida em uma determinada</p><p>quantidade de corrente elétrica.</p><p>Simbologia do Fotodiodo</p><p>A corrente reversa e o fluxo luminoso variam quase que</p><p>linearmente, ou seja, um aumento na intensidade</p><p>luminosa resultará em um aumento semelhante na</p><p>corrente reversa. A simbologia e o aspecto físico, podem</p><p>ser vistos na figura 13.</p><p>Podemos admitir que a corrente reversa é</p><p>essencialmente nula na ausência de luz incidente.</p><p>Como os tempos de subida e de queda (parâmetros de</p><p>mudança de estado) são da ordem de nanossegundos,</p><p>o dispositivo pode ser usado na aplicação de contagem</p><p>ou comutação de alta velocidade. O germânio é mais</p><p>adequado para luz incidente na região infravermelha, já</p><p>que abrange um espectro mais amplo de comprimentos</p><p>de onda do que o silício, apesar de sua corrente negra</p><p>ser maior. O nível de corrente gerada pela luz incidente</p><p>sobre um fotodiodo não é suficiente para que ele possa</p><p>ser usado em um controle direto, sendo necessário para</p><p>isto que haja um estágio de amplificação.</p><p>CARACTERÍSTICA I x V</p><p>Existem duas maneiras de operar um fotodiodo. Pode</p><p>funcionar como uma célula fotovoltaica (a incidência de</p><p>luz gera tensão) ou como uma célula fotocondutiva (a</p><p>incidência de luz diminui sua resistência).</p><p>APLICAÇÕES</p><p>O fotodiodo pode ser aplicado no foco automático de</p><p>filmadora, na unidade ótica do CD Player, como mostra</p><p>a figura 14, e também em sistema contador de pulso.</p><p>Outra aplicação muito usada na rede de iluminação</p><p>pública é o sensor crepuscular, como mostra</p><p>a figura 15.</p><p>Nos sistemas de iluminação publica é importante saber</p><p>em que altura é que está suficientemente escuro, para</p><p>ativar as luzes. Este controle não pode ser efetuado de</p><p>forma eficaz utilizando temporizadores (ligando e</p><p>desligando baseado no sistema de horas), uma vez que</p><p>em dias de chuva ou nevoeiro intenso pode ser</p><p>necessário ativar o sistema de iluminação por razões de</p><p>segurança. Além disso o horário do próprio nascer e pôr</p><p>do Sol não é constante, muda todos os dias. Pelas</p><p>razões apontadas, a solução que reúne maior consenso</p><p>é aquela que utiliza sensores de luz ambiente também</p><p>conhecidos como crepusculares.</p><p>O S7183 é um fotodiodo com amplificador orientado</p><p>para aplicações de detecção crepuscular.</p><p>Até agora, muitas das soluções passavam pela</p><p>utilização de foto resistências, células de CdS e</p><p>fototransistores; contudo a pouca uniformidade, a não</p><p>linearidade e o fato de que o CdS é um elemento</p><p>altamente poluidor, desviaram a atenção para a</p><p>utilização de fotodiodos, cujo principal inconveniente</p><p>DISPOSITIVOS OPTOELETRÔNICOS</p><p>Apesar do LED estar aceso na foto,</p><p>sua luz não pode ser vista pelo olho</p><p>humano, mas somente por câmeras</p><p>A</p><p>K</p><p>figura 12b</p><p>figura 12a</p><p>figura 13</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>54 ELETRÔNICAAMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>era a da aplicação de um amplificador de sinal.</p><p>Com este novo fotodiodo, com amplificador já</p><p>incorporado, permite ultrapassar o inconveniente com</p><p>simplicidade e alta performance em termos de</p><p>sensibilidade e linearidade, mantendo sempre um preço</p><p>competitivo.</p><p>Na figura 16, temos um circuito amplificador do sinal</p><p>captado pelo fotodiodo. Variações de luz, infravemelha</p><p>ou não, incidindo sobre o diodo farão sua resistência</p><p>aumentar e diminuir e com isso a tensão em seu catodo</p><p>f i c a r á v a r i a n d o</p><p>proporcionalmente à luz.</p><p>Isso é acoplado pelo</p><p>capacitor e amplificado</p><p>p e l o s t r a n s i s t o r e s</p><p>seguintes.</p><p>Ainda poderemos utilizar o</p><p>fotodiodo em conjunto</p><p>com o LED infra, para criar</p><p>um circuito reforçador de</p><p>sinal de fibra óptica, ou</p><p>seja, quando o sinal</p><p>percorre uma dada distância, a luz vai enfraquecendo,</p><p>até que chega ao circuito da figura 17, onde um</p><p>fotodiodo, recebe esta luz, já com pouca intensidade,</p><p>mas transformando-as em pequenas variações de</p><p>tensão, que são levadas ao amplificador de sinal e</p><p>novamente transformadas em luz, só que agora com</p><p>grande intensidade, sendo novamente enviada pela</p><p>fibra óptica.</p><p>Na figura 18, temos</p><p>mais um exemplo de</p><p>transmissão de luz,</p><p>agora de dados</p><p>digitais (transmissor</p><p>de controle remoto),</p><p>onde logo abaixo,</p><p>a c a b a s e n d o</p><p>c a p t a d o e</p><p>amplificado, sendo</p><p>e s t e s d a d o s</p><p>posteriormente interpretados, sendo executadas as</p><p>tarefas de comando.</p><p>O FOTOTRANSISTOR</p><p>O fototransistor é mais um dispositivo que funciona</p><p>baseado no fenômeno da fotocondutividade. Ele pode,</p><p>ao mesmo tempo, detectar a incidência de luz e fornecer</p><p>um ganho dentro de um único componente. Como o</p><p>transistor convencional, o fototransistor é uma</p><p>combinação de dois diodos de junção, porém,</p><p>associado ao efeito transistor aparece o efeito</p><p>fotoelétrico. Em geral, possui apenas dois terminais</p><p>acessíveis, o coletor e o emissor, sendo a base incluída</p><p>apenas para eventual polarização ou controle elétrico</p><p>(figura 19).</p><p>Como nas outras células fotocondutivas, a incidência de</p><p>luz (fótons) provoca o surgimento de lacunas na</p><p>vizinhança da junção base-coletor. Esta tensão</p><p>conduzirá as lacunas para o emissor, enquanto os</p><p>elétrons passam do emissor para a base. Isso provocará</p><p>um aumento da corrente de base, o que por</p><p>consequência implicará numa variação da corrente de</p><p>coletor beta vezes maior (lembrando que, para Ib sendo</p><p>a corrente da base e Ic a do coletor, temos a relação Ic =</p><p>b x Ib, onde b é o ganho do transistor (fornecido pelo</p><p>fabricante), sendo essa variação proporcional à</p><p>intensidade da luz incidente.</p><p>Como a base está normalmente desconectada, a</p><p>corrente que circula por ela dependerá apenas do fluxo</p><p>luminoso incidente. Assim, na ausência de luz, a</p><p>corrente de base será zero e o fototransistor estará</p><p>cortado, resultando na tensão do coletor igual à tensão</p><p>figura 17</p><p>figura 16</p><p>figura 15</p><p>figura 15</p><p>figura 14</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>55ELETRÔNICA AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>de polarização Vcc. Quando há luz incidindo, a tensão</p><p>no coletor irá diminuir devido ao aumento da corrente.</p><p>O fototransistor possui diversas aplicações, sendo</p><p>mais encontrado em aplicações on-off (ver figura 21),</p><p>onde a não linearidade do transistor não é um</p><p>problema. A aplicação mais usual é a de um interruptor.</p><p>Enquanto não á luz incidindo no fototransistor, não</p><p>haverá uma corrente no emissor, e a tensão de saída</p><p>será zero, estando ele em corte.</p><p>Com a incidência de luz, teremos uma corrente no</p><p>emissor, provocando uma tensão igual a Ie x Re.</p><p>Tais como os transistores bipolares, os fototransistores</p><p>estão sujeitos à variações de temperatura. Com o</p><p>aumento da temperatura em torno de 8 a 10 graus</p><p>celsius, a corrente Iceo (corrente que circula no</p><p>componente enquanto não existe incidência de luz)</p><p>dobrará. Para elevadas temperaturas, essa corrente</p><p>terá um valor significativo em relação à corrente total.</p><p>APLICAÇÕES - FOTO ACOPLADOR</p><p>Umas das principais utilidades do fototransistor é como</p><p>acoplador óptico. Os acopladores ópticos são</p><p>componentes muito simples, porém de grande</p><p>importância para a eletrônica. Estes componentes são</p><p>capazes de isolar com total segurança dois circuitos</p><p>eletrônicos, mantendo uma comunicação ou controle</p><p>entre ambos.</p><p>O i s o l a m e n t o é</p><p>garantido porque não</p><p>há contato elétrico,</p><p>somente um sinal</p><p>luminoso.</p><p>O seu funcionamento</p><p>é simples: há um</p><p>e m i s s o r d e l u z</p><p>(geralmente um LED)</p><p>e u m r e c e p t o r</p><p>( f o t o t r a n s i s t o r ) .</p><p>Quando o LED está</p><p>aceso, o fototransistor</p><p>responde entrando em condução. Com o LED apagado</p><p>o fototransistor entra em corte. Sabendo que podemos</p><p>alterar a luminosidade do LED,</p><p>obtemos assim diferentes níveis na saída. Podemos</p><p>também controlar o fototransistor através de sua base,</p><p>como se fosse um transistor normal.</p><p>Os Acopladores Ópticos possuem diversas vantagens</p><p>sobre outros tipos de acopladores: alta velocidade de</p><p>comutação, nenhuma parte mecânica, baixo consumo</p><p>e isolamento total. Na figura 22a, vemos o esquema de</p><p>um opto acoplador e na figura 22b seu aspecto mais</p><p>comum. Na figura 23, temos vários tipos de integrados</p><p>foto-acopladores, utilizados para diversas funções.</p><p>O foto-acoplador geralmente é utilizado em circuitos</p><p>que tem dois pontos de referências (terra) diferentes.</p><p>Então a parte do circuito que tem como referência o terra</p><p>ligado a rede elétrica é chamado de “VIVO” ou “HOT”,</p><p>esta parte do circuito é ligada ao diodo do foto-</p><p>acoplador; o restante do circuito tem um “terra” isolado</p><p>do terra “vivo” e por isso é chamado de circuito</p><p>“ISOLADO” ou “COLD” e está ligado ao foto-transistor.</p><p>Então o foto-acoplador irá transmitir sinais ou tensão de</p><p>CI</p><p>PROCESSADOR</p><p>R1</p><p>R2</p><p>R3</p><p>Led</p><p>T1</p><p>T</p><p>E</p><p>C</p><p>L</p><p>A</p><p>D</p><p>O</p><p>ESQUEMA BÁSICO</p><p>CONTROLE REMOTO</p><p>R2R1</p><p>R4R3</p><p>T1</p><p>SAÍDA</p><p>DE</p><p>SINAIS</p><p>Led</p><p>emissor</p><p>Foto-diodo</p><p>Saída de sinais</p><p>amplificados</p><p>TRANSMISSÃO DE SINAIS</p><p>POR FEIXE DE LUZ</p><p>figura 20</p><p>figura 21</p><p>figura 19</p><p>figura 18</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>56 ELETRÔNICAAMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>controle de um circuito</p><p>isolado para outro circuito</p><p>sem haver passagem de</p><p>corrente de um circuito para</p><p>outro, através de ondas</p><p>e le t romagnét icas ( luz)</p><p>interna ao foto-acoplador,</p><p>como exemplifica a figura 24.</p><p>Neste circuito da figura 24,</p><p>temos um microprocessador</p><p>de um equipamento que tem</p><p>relógio, esse relógio precisa</p><p>de um CLOCK (s ina l</p><p>pulsante de referência) que</p><p>tenha a freqüência de 60 Hz</p><p>para manter o relógio</p><p>funcionando corretamente,</p><p>pegando uma amostra da</p><p>rede elétr ica que tem</p><p>exatamente</p><p>60 Hz de</p><p>freqüência. Como o circuito</p><p>de processamento tem</p><p>terminais externos para</p><p>captar sinais ou antenas de</p><p>metal, o terra desse circuito</p><p>não pode estar ligado a rede</p><p>elétrica para evitar que o</p><p>usuário receba “choque”</p><p>elétrico e possa se ferir,</p><p>então temos que isolar o</p><p>terra da rede elétrica do terra</p><p>do circuito principal e por</p><p>isso utilizamos os foto-</p><p>a c o p l a d o r e s e o u</p><p>transformadores isoladores.</p><p>O foto-acoplador tem grande</p><p>utilização no controle de</p><p>fontes chaveadas, também</p><p>c o n h e c i d a s c o m o</p><p>conversores DC-DC. É</p><p>utilizado no acoplamento da</p><p>tensão de saída ao circuito</p><p>que possui ligação à rede</p><p>elétrica, como mostramos</p><p>A</p><p>K</p><p>C</p><p>E</p><p>anodo coletor</p><p>catodo emissor</p><p>MICRO</p><p>PROCESSADOR</p><p>R1</p><p>R3</p><p>R2</p><p>12</p><p>1</p><p>3</p><p>3</p><p>2 4</p><p>+5V</p><p>AC</p><p>clock</p><p>+B</p><p>terra FOTO-ACOPLADOR</p><p>IC1</p><p>CIRCUITO DE ACOPLAMENTO DA FREQÜÊNCIA DA</p><p>REDE ELÉTRICA (60Hz) PARA CIRCUITO DE RELÓGIO EM</p><p>UM MICROPROCESSADOR COM TERRA ISOLADO DA REDE</p><p>60Hz 60Hz</p><p>HOT (quente)</p><p>COLD (frio)figura 24</p><p>figura 22b</p><p>figura 22a</p><p>figura 23</p><p>figura 25</p><p>901</p><p>1</p><p>3</p><p>2</p><p>Atenção: após a leitura e/ou estudo detalhado desta aula, parta para a feitura dos</p><p>blocos de exercícios M3-17 à M3-20. Não prossiga para a aula seguinte sem ter</p><p>certeza que seu resultado nos blocos é acima de 85%. Lembre-se que o verdadeiro</p><p>aprendizado, com retenção das informações desta aula, somente será alcançado com</p><p>todos os exercícios muito bem feitos. Portanto, tenha paciência pois será no dia-a-dia</p><p>da feitura dos blocos alcançará um excelente nível em eletrônica.</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>57ELETRÔNICA AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>AULA</p><p>6</p><p>SCR - polarização e características</p><p>SCR - trabalhando em DC e AC (meia onda e</p><p>completa) - acionamento trifásico</p><p>UJT: polarização - características e aplicações</p><p>Cristal a quartz: características e aplicações</p><p>SCR - UJT - CRISTAL QUARTZ</p><p>O SCR - SILICON CONTROLLER RECTIFIER</p><p>O SCR (Silicon Controller Rectifier) é um</p><p>semicondutor que como o próprio nome diz é</p><p>formado a partir do silício. Seu funcionamento é</p><p>semelhante a um diodo retificador comum, e por</p><p>isso ele conduz apenas num sentido de corrente,</p><p>sendo a grande diferença, um terceiro terminal que</p><p>irá disparar este estado de polarização para o</p><p>“diodo”; seu aspecto físico é parecido com um</p><p>transistor, pois também possui 3 terminais: o anodo</p><p>(A) e catodo (K) como um diodo comum e mais o</p><p>terceiro terminal que será o gate (G), que</p><p>traduzindo chama-se “porta”, que irá liberar ou não</p><p>o disparo do SCR. Seu aspecto físico pode ser visto</p><p>na figura 1a, e seu símbolo é mostrado na figura 1b.</p><p>Na figura 1c, podemos ver vários tipos de</p><p>encapsulamento do SCR e na figura 1d, seu</p><p>aspecto para maiores correntes.</p><p>O SCR é fabricado a partir de 4 “cristais”</p><p>semicondutores de silício dopados de modo a</p><p>produzirem 3 junções PN, como mostra a figura 2a.</p><p>Estas junções PNPN,</p><p>formam basicamente dois</p><p>transistores, sendo o</p><p>primeiro PNP e o segundo</p><p>NPN, numa configuração</p><p>“série” de auto polarização</p><p>como mostra a figura 2b.</p><p>Esta configuração permite</p><p>que uma vez DISPARADO o conjunto, através de</p><p>uma tensão ou pulso no gate (acima de 0,6V) em</p><p>relação ao catodo, o SCR permanecerá polarizado</p><p>como um diodo entre anodo (A) e catodo (K),</p><p>mesmo que a tensão (ou pulso) no gate</p><p>desapareça.</p><p>Podemos resumir o funcionamento do SCR,</p><p>quando polarizado diretamente (anodo positivo em</p><p>relação ao catodo) como uma chave aberta,</p><p>enquanto a tensão do gate-catodo permanecer</p><p>abaixo de 0,5V, como mostra a figura 3a.</p><p>Nela, o SCR está representado por 2 transistores,</p><p>sendo que externamente foram acrescentados dois</p><p>resistores: o 1° ligado à uma fonte de tensão e o 2°</p><p>ligado do gate ao catodo, que estará aterrado; o</p><p>SCR permanecerá sem ser disparado, ou como</p><p>uma chave aberta entre anodo e catodo, apesar do</p><p>anodo apresentar uma tensão mais positiva que o</p><p>catodo.</p><p>Se elevarmos a tensão no gate em forma de um</p><p>pulso acima de 0,6V em relação ao catodo, fará</p><p>com que o “transistor NPN” seja polarizado, indo à</p><p>TIC</p><p>106</p><p>K A G</p><p>K</p><p>A</p><p>G</p><p>A</p><p>K</p><p>G</p><p>A</p><p>G</p><p>K</p><p>A</p><p>K</p><p>G</p><p>figura 2a</p><p>figura 2b</p><p>figura 1d</p><p>figura 1a</p><p>figura 1b</p><p>figura 1c</p><p>58 ELETRÔNICAAMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>saturação e ao mesmo tempo, polarize o “transistor</p><p>PNP”, fazendo-o também saturar. Considerando</p><p>agora o “transistor PNP” saturado, a base do</p><p>“transistor NPN” permanecerá polarizada</p><p>independente de tensão externa no gate; mesmo</p><p>que o pulso que disparou o gate não exista mais, o</p><p>SCR se comportará como um diodo mantendo uma</p><p>tensão de aproximadamente 0,6V entre anodo e</p><p>catodo, como mostra a figura 3b. Nela, temos a</p><p>representação do SCR pelos transistores que</p><p>agora são chaves fechadas. O SCR permanecerá</p><p>“gatilhado”, funcionando como um diodo retificador</p><p>comum, enquanto existir tensão no seu anodo e</p><p>corrente circulando entre anodo e catodo.</p><p>Para “cortar” o SCR depois que ele foi “disparado”</p><p>por um pulso no gate, devemos tirar a tensão de</p><p>polarização do anodo, ou torná-la mais baixa que a</p><p>tensão de catodo; sendo assim, o SCR voltará a</p><p>condição inicial de chave aberta. A rede elétrica,</p><p>com sua inversão de polaridade é o meio ideal para</p><p>trabalhar com o SCR, pois permite o corte do</p><p>componente em todo semiciclo negativo, como</p><p>veremos adiante.</p><p>Para exemplificar um circuito com SCR, temos a</p><p>figura 4, que mostra um circuito de monitoramento</p><p>para sobretensão.</p><p>Este é um circuito auxiliar que pode ficar ligado a</p><p>qualquer fonte de tensão; sua função é indicar se</p><p>por algum motivo a tensão da fonte subiu acima do</p><p>projetado, podendo causar algum dano ao</p><p>aparelho. O gate do SCR está ligado a um divisor</p><p>resistivo que o manterá com uma tensão abaixo de</p><p>0,5V enquanto a fonte estiver com tensão de até 5V.</p><p>Se a tensão da fonte tiver algum pico de tensão e</p><p>sua tensão ultrapassar 5V a tensão do gate do SCR</p><p>ultrapassará também os 0,5V disparando o SCR,</p><p>que irá polarizar o LED ligado ao seu anodo para o</p><p>terra, fazendo o mesmo acender e mantendo uma</p><p>corrente sobre o SCR. Mesmo que a tensão da</p><p>fonte volte aos seus 5V normais o SCR</p><p>permanecerá polarizado pela corrente do LED, que</p><p>ficará aceso indicando que houve um pico de sobre</p><p>tensão na fonte.</p><p>Para haver o apagamento do LED indicador de</p><p>sobretensão, devemos desligar o equipamento,</p><p>para que a tensão de anodo do SCR, fique igual à</p><p>tensão de catodo, cortando-o.</p><p>Identificação dos terminais gate-catodo</p><p>Um teste rudimentar para encontrar a junção gate-</p><p>catodo do SCR, pode ser vista na figura 5. A</p><p>identificação do terminal, pode ser feita com um</p><p>ohmímetro. Como a conexão interna entre gate e</p><p>catodo é uma junção PN simples, um multímetro</p><p>poderá indicar a continuidade entre esses terminais</p><p>com a ponta de prova vermelha no gate e ponta de</p><p>prova preta no catodo.</p><p>Ensaio para teste de SCR</p><p>As medições de continuidade para os outros</p><p>terminais do SCR, anodo para gate e anodo para</p><p>catodo, serão mostradas como se estes estivessem</p><p>abertas. A utilização da escala ôhmica deve ser</p><p>entendida como um teste bruto e apenas para a</p><p>verificação do terminal do gate-catodo, não</p><p>devendo ser aplicada aos componentes ligados ao</p><p>circuito.</p><p>Apesar disto, ainda com o componente fora do</p><p>circuito há formas de verificação de seu</p><p>funcionamento, como mostra a figura 6.</p><p>Nela, podemos ver que a chave ligada ao anodo, é</p><p>do tipo normalmente fechada, enquanto que a</p><p>A</p><p>G</p><p>K</p><p>+12V</p><p>0V</p><p>0,6V</p><p>A</p><p>G</p><p>K</p><p>+12V</p><p>11,4V</p><p>0V</p><p>R1</p><p>150W</p><p>R2</p><p>1,5kW</p><p>0,4V</p><p>R3</p><p>1kW Led1</p><p>SCR1</p><p>0V</p><p>O LED permanece apagado en-</p><p>quanto a tensão estiver até 5V.</p><p>Quando a tensão ultrapassar os 5V</p><p>o led acenderá e permanecerá</p><p>aceso mesmo que a tensão retorne</p><p>aos 4 ou 5V, indicando que houve</p><p>um pico de sobre-tensão.</p><p>Entrada</p><p>de tensão</p><p>variável</p><p>BC</p><p>558</p><p>BC</p><p>548</p><p>A</p><p>A</p><p>K</p><p>K</p><p>G</p><p>G</p><p>figura 4</p><p>figura 3a figura 3b</p><p>figura 5</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>59ELETRÔNICA AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>ligada ao gate</p><p>é do tipo normalmente aberta.</p><p>Podemos dizer que da forma apresentada o SCR</p><p>está cortado, pois mesmo apresentando potencial</p><p>positivo no anodo, proveniente do resistor ele não</p><p>será disparado, pois o gate não recebe polarização.</p><p>Quando pressionarmos a chave ON, ligada ao gate,</p><p>permitimos polarizar o terminal com um potencial</p><p>positivo, que produzirá o gatilhamento do SCR,</p><p>levando seu anodo a um potencial de 0,6V acima do</p><p>catodo. Com isso, praticamente toda a tensão da</p><p>fonte acaba ficando sobre o resistor. Veja que para</p><p>o disparo, foi necessário somente um pequeno</p><p>toque na chave ON.</p><p>SENSIBILIDADE DO SCR</p><p>Anteriormente havíamos falado sobre o resistor que</p><p>fica entre o gate e o catodo do SCR. Na verdade,</p><p>esse resistor servirá como um ajuste de</p><p>sensibilidade do componente, pois quanto menor o</p><p>valor do resistor, mais tensão (ou corrente) será</p><p>necessária para disparar o SCR.</p><p>Alguns SCR´s saem de fábrica com o valor muito</p><p>alto deste resistor de sensibilidade, deixando para o</p><p>projetista colocar o valor conforme a necessidade.</p><p>Caso o projetista não saiba deste detalhe, acabará</p><p>havendo o disparo do SCR por ruídos</p><p>eletromagnéticos, que podem ser derivados de</p><p>rede elétrica, abertura de interruptores ou por</p><p>faiscamentos provocados pelo acionamento de</p><p>motores de pequeno ou grande porte.</p><p>O TIC106 é um SCR de altíssima sensibilidade;</p><p>devido a isso, devemos colocar um resistor que</p><p>reduza a sensibilidade deste componente.</p><p>Na tabela 1 abaixo, podemos ver algumas</p><p>características do TIC106:</p><p>- Repetitive peak off-state voltage: máxima tensão</p><p>de pico desligado = 400 à 800V (veja a letra no</p><p>final).</p><p>- Repetitive peak reverse voltage: máxima tensão</p><p>de pico reversa = 400 à 800V (veja a letra no final).</p><p>- Continuous on-state current at (or below) 80ºC</p><p>case temperature: corrente constante na</p><p>temperatura de até 80ºC = 5A</p><p>- Average on-state current (180º conduction angle)</p><p>at (or below) 80ºC case temperature: Média de</p><p>corrente com ângulo de condução de 180º - meio</p><p>ciclo = 3,2A</p><p>Na tabela 2, podemos ver outras</p><p>características do mesmo SCR</p><p>TIC106D:</p><p>- Repetitive peak off-state current:</p><p>corrente de pico desligado = 400 uA</p><p>(0,4mA)</p><p>- Repetitive peak reverse current:</p><p>corrente de pico com polarização</p><p>reversa = 1mA</p><p>- IGT Gate trigger current: corrente</p><p>para gatilhamento do gate = 5 (típico)</p><p>200 uA (máximo)</p><p>- VGT Gate trigger voltage: tensão de</p><p>gatilhamento do gate = 0,4 à 1V; 0,6V</p><p>(típico)</p><p>Na figura 7, podemos ver uma</p><p>situação de teste do SCR para o caso</p><p>de acionamento de motores. Neste</p><p>caso, a incidência de ruídos e tensões</p><p>reversas é muito maior, pois dentro do</p><p>motor, a ligação da tensão externa</p><p>para o rotor é feita por “escovas” de</p><p>ferrite, que no processo de liga e</p><p>desliga muito rápido, gera irradiações</p><p>de interferências de alta intensidade.</p><p>O funcionamento é igual ao circuito</p><p>anterior, quando a chave “off” está na</p><p>TABELA 1</p><p>TABELA 2</p><p>figura 6</p><p>60 ELETRÔNICAAMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>posição normalmente fechada, há tensão positiva</p><p>no anodo, mas o SCR estará inoperante devido à</p><p>falta de pulso de disparo no gate. Quando o SCR for</p><p>de alta sensibilidade, e dependendo do local onde</p><p>está sendo feito o teste, poderá disparar o motor,</p><p>sem que tenha sido pressionada a chave “on”</p><p>normalmente desligada.</p><p>Nos testes de sensibilidade, sem o acionamento do</p><p>SCR, como mostra a figura 7, devemos provocar</p><p>uma série de situações de interferência, sendo que</p><p>uma das melhores é acionar um equipamento que</p><p>possui motor de escovas, como um liquidificador,</p><p>furadeira, batedeira, etc. Devemos aproximar o</p><p>mais possível este equipamento do SCR em teste,</p><p>para saber se ele não acionará a carga sem o</p><p>acionamento da chave “ON”. Caso ocorra o</p><p>acionamento, deve-se colocar um resistor entre</p><p>gate e catodo, até que a interferência não incida</p><p>mais sobre o circuito.</p><p>Após acionado, o SCR manter-se-á nesta</p><p>condição, até que o anodo seja polarizado com</p><p>uma tensão igual ou abaixo do catodo ou que a</p><p>corrente anodo-catodo caia abaixo de 1mA. Veja</p><p>que a maioria dos SCR´s manter-se-ão</p><p>polarizados desde que a corrente entre anodo e</p><p>catodo mantenha-se entre 1 até 50mA.</p><p>CIRCUITO DE PROTEÇÃO E DESARME</p><p>A figura 8, mostra a configuração de um SCR sendo</p><p>utilizado na saída de uma fonte de alimentação,</p><p>ficando ele em paralelo com a carga. Note que há</p><p>um fusível entre a tensão da fonte e o SCR em</p><p>paralelo com a carga.</p><p>O objetivo do circuito é em caso de sobretensão</p><p>(tensão acima do previsto), que pode ser</p><p>ocasionada por uma elevação momentânea da</p><p>rede elétrica, acionar o gate do SCR e com ele</p><p>entrando em polarização, aumentar drasticamente</p><p>a corrente do circuito até a interrupção do fusível.</p><p>Nestes casos, será necessária a intervenção de</p><p>técnicos que deverão trocar o fusível, pois mesmo</p><p>que ele seja acessível ao usuário, o valor do fusível</p><p>terá grande importância no circuito.</p><p>Podemos analisar o funcionamento do circuito,</p><p>partindo de uma tensão DC retificada e filtrada de</p><p>+150V, logo após os filtros. Vemos que existe uma</p><p>malha divisora de tensão que possui um resistor de</p><p>100k e outro de 8,2k, resultando em uma tensão de</p><p>11,4V entre os resistores. Vemos que existe um</p><p>zener de 12V, ligado com seu catodo ao divisor e o</p><p>anodo ao gate do SCR, que ainda possui um</p><p>resistor de sensibilidade entre o gate e o catodo.</p><p>Podemos afirmar que enquanto a tensão de</p><p>entrada for inferior à +165V, o SCR manter-se-á</p><p>cortado. Mas quando a tensão da rede apresentar</p><p>uma variação acima de +165V, o SCR será</p><p>disparado e o fusível aberto, inibindo a polarização</p><p>para a carga.</p><p>Este circuito é melhor empregado nas modernas</p><p>fontes chaveadas, onde uma corrente maior,</p><p>desarma a fonte sem que para isso seja necessário</p><p>queimas de fusíveis. Assim, o mesmo circuito com</p><p>SCR, seria utilizado e quando a tensão da fonte</p><p>subisse por algum motivo, o SCR seria disparado,</p><p>levando a tensão de saída à 0,6V e com isso</p><p>aumentando em muito o consumo, desarmando a</p><p>fonte chaveada. Para reiniciar o circuito, será</p><p>necessário desligar a fonte da rede elétrica,</p><p>voltando o SCR ao corte.</p><p>Desta forma, podemos dizer que a utilização do</p><p>SCR na configuração de proteção contra sobre-</p><p>tensões, com transformadores de rede ou com</p><p>retificações diretamente na rede, será mais comum</p><p>em máquinas industriais. Em circuitos de menor</p><p>custo, o SCR para proteção de sobretensão, será</p><p>utilizado em conjunto com fonte chaveadas, para</p><p>que não haja a interrupção de fusíveis.</p><p>SCR</p><p>sob teste</p><p>figura 7</p><p>circuito de gatilhamento</p><p>foi omitido para simplificar</p><p>o circuito elétrico</p><p>figura 8</p><p>100k</p><p>8,2k</p><p>12V</p><p>SCR</p><p>RL</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>61ELETRÔNICA AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>Apesar de termos até agora tratado do SCR em</p><p>corrente contínua, suas maiores aplicações são em</p><p>corrente alternada, principalmente ligado á rede</p><p>elétrica, como mostra a figura 9.</p><p>Nela vemos que uma determinada carga fica em</p><p>série com o SCR, sendo necessário que o SCR,</p><p>além de possuir um potencial mais alto no anodo em</p><p>relação ao catodo, ainda necessitará de um pulso</p><p>positivo no gate. A figura 10 mostra que, à partir do</p><p>momento que a rede elétrica vai colocando o anodo</p><p>do SCR mais positivo que o catodo, é gerado um</p><p>pulso positivo no gate, via diodo, e com isso o SCR é</p><p>quase imediatamente disparado, levando os</p><p>semiciclos positivos da rede para a carga.</p><p>Podemos observar que a cada</p><p>início do ciclo positivo, há uma pequena demora</p><p>para que a tensão apareça sobre a carga. Esta é a</p><p>somatória da tensão necessária para o gate, mais a</p><p>tensão de queda no diodo de polarização. Além</p><p>disso, note que a figura apresenta uma tensão um</p><p>pouco menor sobre a carga, em relação a senoide</p><p>que está ocorrendo na rede elétrica, isto se deve à</p><p>pequeníssima diferença de 0,6V que cai sobre o</p><p>anodo e catodo do SCR.</p><p>Uma outra observação quanto à figura 10, é que</p><p>para a carga, somente estão indo os semiciclos</p><p>positivos do sinal, sendo</p><p>bloqueados os semiciclos</p><p>negativos. Mas, o aluno deve estar se perguntando:</p><p>Mas para que um SCR se um diodo comum levaria</p><p>também somente pulsos positivos para a carga? a</p><p>resposta é que poderemos controlar o ponto em que</p><p>o SCR é disparado no semiciclo positivo e assim,</p><p>controlar a quantidade de energia disponível para a</p><p>carga, criando o que se chama no mercado de</p><p>“dimmer” ou controlador de potência entregue à</p><p>carga.</p><p>Na figura 11, podemos ver como o dimmer mais</p><p>básico funciona. Quando começa o semiciclo</p><p>positivo da rede, o anodo do SCR recebe também a</p><p>tensão mais positiva; mas, como o capacitor</p><p>colocado entre gate e catodo, está começando sua</p><p>carga, é como se fosse um curto, não permitindo</p><p>que o SCR seja gatilhado. Após um determinado</p><p>tempo, quando o semiciclo positivo da rede vai</p><p>chegando ao meio, a tensão sobre o capacitor</p><p>chega a 1,2V, tensão suficiente para o gatilho do</p><p>SCR, levando seu anodo ao potencial negativo e</p><p>com isso colocando a tensão sobre a carga, como</p><p>mostra a forma de onda. Veja que durante um</p><p>tempo, a onda permanece no eixo zero, e após o</p><p>gatilho, vai para praticamente a tensão da rede, que</p><p>permanece assim, até que o semiciclo positivo</p><p>termine, o que também causa o corte do SCR</p><p>(tensão no anodo mais baixa que no catodo).</p><p>Podemos alterar a quantidade de energia levada à</p><p>carga, controlando o tempo em que o SCR é</p><p>gatilhado, como mostra a figura 12. Se diminuirmos</p><p>o valor do potenciômetro que está em série com o</p><p>capacitor de carga, iremos carregar o capacitor</p><p>mais rápido e com isso gatilhar também mais rápido</p><p>o SCR, que colocará um pouco mais do semiciclo</p><p>positivo sobre a carga. Se a carga for uma lâmpada,</p><p>acenderá um pouco mais.</p><p>Já na figura 13, aumentamos o valor do</p><p>potenciômetro de ajuste do tempo de carga do</p><p>capacitor, e agora, levará mais tempo para que o</p><p>SCR seja gatilhado e com isso, haverá menor</p><p>porção do semiciclo positivo sendo entregue à</p><p>carga.</p><p>A figura 14, mostra a comparação entre a senoide</p><p>UTILIZAÇÃO DO SCR EM FONTES DE CORRENTE ALTERNADA</p><p>(Carga)</p><p>(tensão da rede AC)</p><p>(corrente carga)</p><p>limiar da tensão</p><p>de gatilho</p><p>figura 12</p><p>figura 11</p><p>figura 10</p><p>figura 9</p><p>62 ELETRÔNICAAMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>da rede elétrica e o atraso que ocorrerá com a carga</p><p>do capacitor de tempo.</p><p>Inibindo completamente ruídos aleatórios: a</p><p>figura 15, mostra uma configuração em que o gate</p><p>do SCR poderá ser gatilhado a partir de um pulso</p><p>induzido em um secundário de um pequeno</p><p>transformador. O secundário do transformador terá</p><p>uma resistência ôhmica muito baixa, impedindo</p><p>assim, que qualquer ruído ou interferência, mesmo</p><p>muito intensa, possa gatilhar aleatoriamente o</p><p>SCR.</p><p>UTILIZANDO SCR´S CONFIGURADOS PARA OS</p><p>DOIS SEMICICLOS DA REDE</p><p>Podemos utilizar dois SCR´s para acionar um</p><p>controle de potência para a carga utilizando os dois</p><p>semiciclos da rede elétrica, como mostra a figura</p><p>16a. Quando houver o semiciclo de tensão positiva,</p><p>o SCR1 será gatilhado permitindo a circulação de</p><p>corrente pela carga (esquerda para a direita).</p><p>Quando houver a inversão da polaridade da rede, o</p><p>SCR2 será gatilhado, permitindo assim a circulação</p><p>de corrente em sentido inverso ao anterior (da</p><p>direita para a esquerda).</p><p>Considerando agora, a forma de onda da figura 16b,</p><p>podemos dizer que quando o semiciclo positivo da</p><p>rede começa a subir (em tracejado) a tensão sobre</p><p>a carga (linha cheia) é de zero volt. Um pouco antes</p><p>do pico positivo, acontece um pulso de disparo no</p><p>gate do SCR1, fazendo com que ele passe a ser um</p><p>curto (fica uma tensão de 0,6V entre anodo e</p><p>c a t o d o ) , e c o m i s s o a t e n s ã o s o b e</p><p>instantaneamente para quase 130V. Notem que</p><p>mesmo que o pulso de acionamento do gate</p><p>termine, como mostra a figura, o SCR1 ainda</p><p>continuará em polarização até que a tensão de</p><p>anodo caia para zero volt.</p><p>Quando começa o semiciclo negativo, que</p><p>corresponde a inversão da polaridade de tensão da</p><p>rede elétrica, começa a subir a tensão no anodo do</p><p>SCR2, sendo que ele mantem-se cortado, gerando</p><p>zero volt sobre a carga. Quando dizemos que a</p><p>tensão começa a subir no anodo e a forma de onda</p><p>apresenta um tracejado que cai de amplitude,</p><p>entenderemos que o eixo zero será a referência de</p><p>tensão, sendo que tudo que for acima do eixo, será</p><p>aumento de tensão, e o que for abaixo do eixo,</p><p>também será aumento de tensão, somente com</p><p>INVERSÃO DA POLARIDADE.</p><p>Assim, com o aumento da tensão do semiciclo</p><p>negativo, antes de chegar ao pico máximo negativo,</p><p>haverá o disparo do SCR2, com um pulso em seu</p><p>gate, fazendo-o uma chave fechada e com isso</p><p>levando a tensão da rede à carga. Mesmo com a</p><p>parada do pulso do gate, o SCR2 continuará</p><p>polarizado até que a tensão da</p><p>rede volte a ser zero volt. Logo,</p><p>teremos um controle de</p><p>potência ou tensão para a</p><p>carga nos dois semiciclos da</p><p>rede.</p><p>O TRIAC, mostrado na figura</p><p>17, com sua forma física e seu</p><p>símbolo, nada mais é do que</p><p>do i s SCR´s no mesmo</p><p>(tensão sobre o capacitor)</p><p>SCR1 SCR2</p><p>senoide da rede tensão levada</p><p>à carga</p><p>nível de disparo</p><p>para o SCR1</p><p>nível de disparo</p><p>para o SCR2</p><p>pulsos de disparo para o gate do SCR1 (pulso positivo em relação ao catodo)</p><p>pulsos de disparo para o gate do SCR2 (pulso positivo em relação ao catodo)</p><p>figura 15</p><p>figura 17</p><p>figura 14</p><p>figura 16b</p><p>figura 13 figura 16a</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>63ELETRÔNICA AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>invólucro, sendo excitado por uma única porta, que</p><p>gatilhará os dois SCR´s internos. No módulo 7 e 8</p><p>da CTA eletrônica falaremos mais sobre este</p><p>componente.</p><p>UTILIZAÇÃO DO SCR PARA RETIFICAÇÃO EM</p><p>ONDA COMPLETA</p><p>Uma outra forma de utilização do SCR é retificar a</p><p>tensão de rede, controlando o nível da tensão que</p><p>vai para a carga. Na figura 18, podemos ver uma</p><p>retificação em onda completa, onde a carga</p><p>receberá uma corrente contínua variável podendo</p><p>alterar o tempo de disparo dos SCR´s.</p><p>Vamos acompanhar o funcionamento da figura 18</p><p>através das formas de onda da figura 18b. Quando</p><p>a rede elétrica estiver no semiciclo positivo, todos</p><p>os quatro SCR´s estarão cortados, mas SCR2 e</p><p>SCR4 estarão polarizados diretamente, mas ainda</p><p>não gatilhados. Quando surgir os pulsos de</p><p>disparos nos gates do SCR2 e SCR4, estes serão</p><p>polarizados, levando tensão à carga, cuja energia</p><p>sobre esta pode ser visto na figura como destaque</p><p>em cinzas. Quando a tensão da rede se inverte, o</p><p>SCR2 e SCR4 cortam, começando novo semiciclo.</p><p>Novamente todos os SCR´s estarão cortados, mas</p><p>o SCR1 e SCR3, estarão com seus anodos</p><p>recebendo potencial positivo. Quando chegam</p><p>pulsos de acionamento para estes SCR´s eles são</p><p>polarizados levando tensão à carga. Podemos ver</p><p>que a indicação da tensão sobre a carga, para o</p><p>semiciclo positivo ou negativo é sempre no mesmo</p><p>sentido, indicando que temos uma corrente</p><p>contínua variável.</p><p>Na figura 18c, temos outras formas de onda para o</p><p>mesmo circuito, mas agora com atraso nos pulsos</p><p>de disparo dos SCR´s. Neste caso, a senoide será</p><p>disparada após determinado tempo, entregando</p><p>pouco menos de 1/3 de energia para a carga. O</p><p>controle do disparo dos SCR´s ou TRIAC´s é muito</p><p>utilizado no dimmer para chuveiros, onde à partir de</p><p>um potenciômetro podemos controlar a</p><p>temperatura da água.</p><p>O modo de disparo destes SCR´s mostrados nas</p><p>figuras anteriores, pode ser visto na figura 19 e 20.</p><p>Na figura 19, temos o acionamento dos gates dos</p><p>SCR2 e SCR4, sendo o ponto comum do circuito de</p><p>gatilhamento o lado positivo da carga. Neste caso, o</p><p>circuito não funcionaria, pois considerando que</p><p>temos um determinado pulso positivo do catodo</p><p>para o gate do SCR4, o catodo do SCR2 será</p><p>lançado em um potencial bem negativo, tendo o</p><p>gate que ser de somente 0,6V acima do catodo.</p><p>Assim, fica muito complicado excitar os dois SCR´s</p><p>simultaneamente.</p><p>Uma das melhores formas encontradas de</p><p>acionamento de circuitos desse tipo é utilizar</p><p>pequenos transformadores de pulsos, onde</p><p>nos</p><p>primários, temos um enrolamento que vai ligado ao</p><p>gerador dos pulsos de gatilhamento e os</p><p>secundários, são independentes e isolados entre sí,</p><p>para poder acompanhar as variações da tensão do</p><p>senoide da rede</p><p>tensão levada</p><p>à carga pelo</p><p>SCR 4 e SCR2</p><p>tensão levada</p><p>à carga pelo</p><p>SCR 3 e SCR1</p><p>pulsos de disparo para o gate do SCR4 e SCR2</p><p>pulsos de disparo para o gate do SCR3 e SCR1</p><p>senoide da rede</p><p>tensão levada</p><p>à carga pelo</p><p>SCR 4 e SCR2</p><p>tensão levada</p><p>à carga pelo</p><p>SCR 3 e SCR1</p><p>pulsos de disparo para o gate do SCR4 e SCR2</p><p>atraso</p><p>atraso</p><p>atraso</p><p>atraso</p><p>pulsos de disparo para o gate do SCR3 e SCR1</p><p>figura 19</p><p>figura 18b</p><p>figura 20</p><p>figura 18</p><p>figura 18c</p><p>64 ELETRÔNICAAMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>catodo, visto que os pulsos para os gates, sempre</p><p>terão relação com o catodo.</p><p>Apesar de na figura os transformadores serem</p><p>independentes, poderemos usar um único primário</p><p>e quatro enrolamentos independentes para acionar</p><p>os 4 SCR´s da malha, como mostra a figura 20b.</p><p>Nela temos um circuito eletrônico formado por 4</p><p>transistores, onde Q3 e Q4 trabalham na formação</p><p>e no atraso dos pulsos de gatilhamento, enquanto</p><p>que Q1 e Q2 levam os pulsos de acionamento dos</p><p>SCR´s em um ou outro semiciclo.</p><p>A rede elétrica, além de ir á ponte de SCR´s,</p><p>também vai a outra ponte de diodos retificadores de</p><p>pequena corrente (D1, D2, D3 e D4), que criarão a</p><p>forma de onda mostrada, que são semiciclos</p><p>positivos. À partir de R1, vamos filtrar estes</p><p>semiciclos em C1, formando uma tensão de 12V</p><p>estabilizada por ZD1, que polarizará todo o circuito.</p><p>Através de R2, as variações dos semiciclos</p><p>positivos em onda completa, formarão uma</p><p>variação parecida com uma dente-de-serra, que</p><p>atua sobre a base do transistor Q3. Temos o</p><p>transistor Q4, que recebe uma tensão fixa em sua</p><p>base, mas que através de um ajuste manual pode</p><p>ser aumentada ou diminuída. À partir da tensão da</p><p>base, será definida a tensão de emissor e mesmo</p><p>que esteja baixa, deixará o transistor Q4 saturado,</p><p>ou seja, a tensão de coletor será a mesma do</p><p>emissor. Vemos que temos a carga do capacitor C3,</p><p>sendo que no início, a tensão sobre C3 será baixa,</p><p>mantendo também baixa a tensão de base de Q3.</p><p>Em determinado instante, a tensão de base de Q3</p><p>conseguirá ser maior do que a tensão de base de</p><p>Q4 (ajuste de P1), polarizando o transistor Q3 e</p><p>levando Q4 ao corte, elevando assim, a tensão de</p><p>seu coletor para 12V até o final do semiciclo positivo</p><p>(carga de C3). Esta mudança para +12V do lado de</p><p>cima de C2, fará que produza uma carga neste e</p><p>com isso também subirá a tensão sobre R8 (em</p><p>forma de pulso) pela carga do capacitor C2 que é</p><p>rápida. Podemos afirmar então, que os catodos dos</p><p>diodos D6 e D8 receberão um potencial positivo, o</p><p>que permitiria que os resistores R10 e R11, possam</p><p>polarizar as bases de Q2 e Q1. Mas, podemos ver</p><p>que existem os diodos D5 e D7, que estão ligados a</p><p>uma fase da rede elétrica. Desta forma, um deles</p><p>estará recebendo potencial positivo (semiciclo</p><p>positivo da rede) enquanto o outro estará</p><p>recebendo o semiciclo negativo (semiciclo negativo</p><p>da rede). Logo, apesar de chegarem os pulsos</p><p>positivos via C2, atuará somente em Q2 ou Q1,</p><p>devido à atuação do potencial da rede elétrica.</p><p>O objetivo portanto, será saturar momenta-</p><p>neamente Q1 ou Q2, que produzirão corrente em</p><p>um sentido, excitando dois SCR´s no secundário.</p><p>No outro semiciclo da rede, o outro transistor</p><p>saturará e os outros dois SCR´s serão gatilhados,</p><p>sendo que a carga receberá a excitação nos dois</p><p>semiciclos.</p><p>Quanto à potência que é levada à carga, dependerá</p><p>do ajuste feito em P1. Veja que quanto mais positivo</p><p>fica o cursor, mais tempo levará para que a carga de</p><p>C3, possa chegar a polarizar Q3 e cortar Q4, que</p><p>gatilhará os SCR´s (tanto no semiciclo positivo</p><p>quanto negativo) com um atraso maior e em</p><p>consequência, uma menor potência geral sobre a</p><p>carga.</p><p>SCR EM REDE TRIFÁSICA</p><p>Poderemos ainda utilizar os SCR´s em tensões de</p><p>rede trifásicas, ou seja, com 3 fases para gerar uma</p><p>alimentação para a carga mais constante e com</p><p>maior poder de corrente. Na figura 21</p><p>apresentamos a rede trifásica (3-phase source),</p><p>que terá 220Vac em cada fase em relação a um</p><p>+</p><p>-</p><p>Q1</p><p>Q2</p><p>TR1</p><p>C1</p><p>ZD1</p><p>R1</p><p>R2</p><p>R4</p><p>R6</p><p>P1</p><p>R7R5C3R3</p><p>C2</p><p>D1</p><p>D10D11</p><p>D12</p><p>D9</p><p>D8</p><p>D7</p><p>D6</p><p>D5</p><p>D3D2</p><p>D4</p><p>Q3</p><p>Q4</p><p>REDE ELÉTRICA</p><p>SCR4</p><p>SCR3</p><p>SCR2</p><p>SCR1</p><p>atraso atrasoatraso atraso</p><p>figura 20b</p><p>R10</p><p>R11</p><p>R12</p><p>R9</p><p>R8</p><p>neutro. Na rede normal bifásica, quando fazemos</p><p>uma retificação em onda completa, quando a</p><p>tensão de cada um dos semiciclos chegar a zero,</p><p>dará entre eles um defasamento de 180º; somente</p><p>após isso novo ciclo começa. Nas redes trifásicas,</p><p>cada fase possui um defasamento de 120º, ou seja,</p><p>antes de uma das fases zerar, outra fase já</p><p>apresentará pouco mais de 50% de sua tensão.</p><p>Isto é altamente vantajoso se</p><p>considerarmos um motor que deve ser</p><p>alimentado pela rede elétrica AC, onde</p><p>na rede comum, há a interrupção da</p><p>alimentação para que outra fase</p><p>comece, ou se ligado à rede elétrica</p><p>trifásica, onde não há uma interrupção</p><p>nesta alimentação. Isto diminui a</p><p>corrente geral consumida.</p><p>Na figura 23a, podemos ver que a rede</p><p>trifásica também pode ser retificada,</p><p>usando-se 6 diodos retificadores,</p><p>resultando em uma tensão DC variável,</p><p>mas com um ripple inferior a 50% da</p><p>tensão total de pico e sem capacitores</p><p>de filtro.</p><p>Já na figura 23b, podemos ver uma rede</p><p>trifásica utilizando retificação em onda</p><p>completa com SCR´s e estes podendo</p><p>ser disparado em um determinado</p><p>tempo. Na figura 23c, podemos ver</p><p>como ficaria a energia aproveitada,</p><p>como os SCR´s sendo disparados em</p><p>um determinado tempo. Os SCR´s</p><p>utilizados na rede trifásica, podem</p><p>gerar um controle de tensão e corrente</p><p>para uma carga do tipo motor trifásico,</p><p>com partidas muito mais suaves destes</p><p>motores que chegam a consumir 6</p><p>vezes mais corrente na partida. Estes</p><p>dispositivos são chamados de SOFT-</p><p>STARTers e serão vistos em detalhes</p><p>no módulo 7 do Curso da CTA</p><p>Eletrônica. Por enquanto, o aluno</p><p>poderá pesquisar sobre o assunto na</p><p>internet, digitando nos buscadores a</p><p>palavra “soft-start”.</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>65ELETRÔNICA AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>zero grau (0º)</p><p>120 graus</p><p>240 graus</p><p>as três fases da rede trifásica</p><p>a retificação da rede trifásica</p><p>ripple</p><p>figura 22: Esta figura apresenta uma rede trifásica</p><p>sendo retificada com 6 diodos comuns, gerando</p><p>um menor ripple para a carga.</p><p>figura 23: Esta figura apresenta uma rede trifásica</p><p>sendo retificada com 6 SCR´s, que através dos</p><p>pulsos de controle poderão controlar a enrgia</p><p>entregue à carga.</p><p>figura 23a</p><p>figura 23b</p><p>figura 23c</p><p>66 ELETRÔNICAAMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>No começo da apostila estudamos o transistor</p><p>bipolar de junção (TBJ) ou simplesmente transistor,</p><p>que tinha suas características próprias de funcionar</p><p>como amplificador de corrente ou como uma chave</p><p>eletrônica. Verificamos também seu funcionamento</p><p>em diversos circuitos e aplicações diferentes.</p><p>Vamos agora estudar outro tipo de transistor, que</p><p>funciona completamente diferente do transistor</p><p>bipolar e tem sua aplicação principal na área de</p><p>controle de equipamentos ou motores.</p><p>Seu simbolo pode ser visto na figura 24b e seu</p><p>aspecto físico é mostrado na figura 24a, que é igual</p><p>aos transistores bipolar.</p><p>Podemos ver pelo símbolo da figura 24b que o</p><p>transistor unijunção é realmente como o nome diz,</p><p>uma única junção, pois ele possui apenas base e</p><p>emissor, apesar de possuir 3 terminais. Sua</p><p>constituição interna pode ser vista na figura 25a,</p><p>onde podemos ver que o UJT tem apenas dois</p><p>blocos semicondutores: o primeiro é um cristal</p><p>dopado com polaridade N, de onde tiraremos a</p><p>Base 1 e Base 2; o segundo, um cristal de menor</p><p>dimensão dopado com polaridade P, incrustado no</p><p>primeiro cristal, formando a junção emissor-base</p><p>(igual</p><p>a um transistor comum).</p><p>Para entendermos melhor o funcionamento deste</p><p>transistor vamos substitui-lo por um modelo</p><p>baseado em resistores e diodo, como mostra a</p><p>figura 25b.</p><p>Nesta figura temos a junção emissor-base</p><p>representado por um diodo; portanto enquanto a</p><p>tensão de emissor não ultrapassar a tensão do</p><p>meio das bases (catodo do diodo), não haverá</p><p>corrente entre emissor e as bases. Já, entre base 1</p><p>e base 2, existirá uma resistência intrínseca ao</p><p>material semicondutor representada pela soma de</p><p>Rb1 com Rb2 (que são fixas) e RV que depende da</p><p>corrente emissor-base1; portanto mesmo sem</p><p>corrente emissor-base haverá condução de uma</p><p>pequena corrente entre Base1 e Base 2. Para</p><p>melhor visualizar o que estamos falando vamos</p><p>avaliar o circuito da figura 26.</p><p>Este circuito é um oscilador, que tem como base de</p><p>tempo a carga e descarga de C1. Para explicar seu</p><p>funcionamento vamos substituir T1 (UJT) pelo seu</p><p>modelo baseado em resistores e diodo da figura 27.</p><p>Inicialmente, quando ligamos o circuito com tensão</p><p>de 12Vdc, o capacitor está descarregado e portanto</p><p>comportar-se-á como um “curto”, mantendo</p><p>(inicialmente) 0 volt sobre ele e o transistor</p><p>“cortado” (sem corrente emissor-base1 como</p><p>mostra a figura 28a). Neste instante inicial temos</p><p>praticamente 0V em B1, e 12V em B2; começa</p><p>então a circular por R1 uma “forte” corrente I1</p><p>começando a carga de C1.</p><p>Com o passar do tempo, C1 vai se carregando e a</p><p>tensão de emissor de T1 vai aumentando e I1</p><p>diminuindo gradativamente enquanto C1 se</p><p>carrega; mas, enquanto a tensão do emissor (E) de</p><p>T1 não ultrapassar a tensão da junção emissor-</p><p>base (aproximadamente a média da tensão entre</p><p>Base 1 e Base 2) o transistor T1 permanecerá</p><p>UJT -TRANSISTOR UNIJUNÇÃO</p><p>B2</p><p>E</p><p>B1</p><p>B2</p><p>B1</p><p>E</p><p>EMISSOR</p><p>BASE 2</p><p>BASE 1</p><p>R1 R2</p><p>R3</p><p>C1</p><p>T1</p><p>+12V +12V</p><p>B2</p><p>B1</p><p>E</p><p>E</p><p>B2</p><p>B1</p><p>R1</p><p>R2</p><p>C1</p><p>R3</p><p>T1</p><p>figura 24a figura 24b</p><p>figura 26</p><p>figura 27</p><p>N</p><p>Base 1</p><p>Base 2</p><p>Emissor</p><p>B1</p><p>B2</p><p>E</p><p>Rb1</p><p>Rb2</p><p>Rv</p><p>figura 25a</p><p>figura 25b</p><p>E</p><p>B2</p><p>B1</p><p>R1</p><p>R2</p><p>C1</p><p>R3</p><p>+12V +12V</p><p>0V</p><p>12V</p><p>0V</p><p>6V</p><p>Rv</p><p>10kW</p><p>I1 Capacitor C1 descar-</p><p>regado e T1 cortado, o</p><p>emissor está polarizado</p><p>com tensão reversa</p><p>mantendo T1 cortado e</p><p>consequentementa a</p><p>corrente entre Base 1 e</p><p>Base2 é muito baixa,</p><p>praticamente 0 A. Co-</p><p>meça a carga de C1</p><p>com a corrente I1.</p><p>figura 28a</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>67ELETRÔNICA AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>“cortado” (figura 28b).</p><p>Quando a tensão sobre C1 ultrapassar (em 0,6V) a</p><p>tensão da junção base-emissor começará a circular</p><p>uma corrente entre emissor e Base 1 alterando o</p><p>equilíbrio entre lacunas e elétrons do material da</p><p>Base 1 fazendo a resistência “Rv” diminuir</p><p>bruscamente (de aproximadamente 10k para 10 ou</p><p>100 ohms) e com isso, circulará também entre Base</p><p>1 e Base 2 uma corrente I2 fazendo o transistor</p><p>“saturar”; começa então a descarga de C1</p><p>mantendo a corrente emissor-base1 e fazendo a</p><p>tensão da Base 1 subir e a tensão da Base 2 cair,</p><p>como mostra a figura 28c. Quando o capacitor C1</p><p>descarregar, T1 volta a ”cortar” e recomeça o ciclo</p><p>com nova carga de C1.</p><p>Este circuito é um oscilador, e resume o uso básico</p><p>do transistor unijunção (UJT) pois ele é conhecido</p><p>como oscilador de relaxação e é fortemente</p><p>empregado na área industrial como controlador de</p><p>equipamentos e motores. Devido a suas</p><p>características o UJT não pode ser empregado em</p><p>circuitos amplificadores como o transistor bipolar,</p><p>sendo que também não encontramos UJT PNP ou</p><p>NPN.</p><p>Ele pode ser resumido como um SCR que dispara</p><p>quando sua tensão de emissor é “alta”, mas a</p><p>grande diferença estará no fato de que, se sua</p><p>tensão de emissor voltar a “cair”, ele volta a ficar</p><p>cortado. Já para o SCR, uma vez “disparado”,</p><p>permanece sempre disparado (até que se</p><p>interrompa a corrente entre anodo e catodo).</p><p>Na figura 29, temos o circuito do oscilador com suas</p><p>formas de onda no emissor e na Base 1.</p><p>Este circuito (fig 29) é a configuração básica de uso</p><p>do UJT onde podemos acrescentar um transistor</p><p>“buffer” na saída da Base 1 e formarmos um</p><p>oscilador; ou acrescentar um SCR e formarmos um</p><p>controlador de velocidade para um motor, variando</p><p>R1 faremos a largura do pulso aumentar ou diminuir</p><p>controlando o disparo do SCR, entre outros usos.</p><p>Temos na figura abaixo, um oscilador formado por</p><p>um unijunção, que fará variar a tensão sobre um</p><p>diodo varicap, que estará ligado a um circuito</p><p>modulador de FM que fará a transmissão da</p><p>portadora com variações na frequência central,</p><p>como veremos a partir da aula 9.</p><p>R1</p><p>C1</p><p>+12V +12V</p><p>7V</p><p>7V</p><p>6V</p><p>6,4V</p><p>Rv</p><p>10W</p><p>I2</p><p>I2</p><p>Ie</p><p>Quando C1 atinge uma</p><p>tensão 0,6V acima da</p><p>junção da base com o</p><p>emissor T1 “dispara” como</p><p>um SCR. Com a corrente</p><p>emissor-base1 a</p><p>resistência equivalente Rv</p><p>da base1 irá cair</p><p>rapidamente gerando uma</p><p>forte corrente entre Base 2</p><p>e Base1 fazendo a tensão</p><p>da Base 1 subir e</p><p>começando a descarga de</p><p>C1. Quando C1</p><p>descarregar T1 voltará a</p><p>cortar e recomeçar o ciclo</p><p>com nova carga de C1.</p><p>R1 R2</p><p>R3</p><p>C1</p><p>T1</p><p>+12V +12V</p><p>B2</p><p>B1</p><p>E</p><p>Oscilador de relaxação</p><p>baseado na carga e</p><p>descarga de C1</p><p>e no disparo do tran-</p><p>sistor UJT (T1).</p><p>Saída</p><p>figura 29</p><p>figura 28c</p><p>E</p><p>B2</p><p>B1</p><p>R1</p><p>R2</p><p>C1</p><p>R3</p><p>+12V +12V</p><p>6V</p><p>12V</p><p>0V</p><p>6V</p><p>Rv</p><p>10kW</p><p>I1</p><p>I1 vai diminuindo, mas C1</p><p>continua sendo carregado,</p><p>e sua tensão ainda não</p><p>conseguiu polarizar</p><p>diretamente a junção base-</p><p>emissor de T1 e com isso</p><p>T1 permanece cortado e a</p><p>tensão na Base 1 continua</p><p>baixa.</p><p>figura 28b</p><p>68 ELETRÔNICAAMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>O cristal é um componente eletrônico desenvolvido a</p><p>partir do efeito “piezoelétrico” dos materiais cristalinos.</p><p>Seu emprego na eletrônica está ligado diretamente aos</p><p>osciladores e filtros, sendo que na figura 30a, temos seu</p><p>aspecto físico e na figura 30b seu símbolo.</p><p>Um material pode ser chamado de cristal quando tem</p><p>uma configuração estrutural dos átomos em forma de</p><p>rede geométrica bem</p><p>definida, com ligações</p><p>geralmente covalentes,</p><p>formando uma rede</p><p>“cristalina”.</p><p>Os cientistas Pierre e</p><p>J a c q u e s C u r i e</p><p>descobriram que os</p><p>cristais possuem um</p><p>efeito que foi chamado de</p><p>PIEZOELÉTRICO; que</p><p>consiste basicamente em</p><p>produzir tensão elétrica a partir de deformações</p><p>mecânicas no material cristalino, ou seja, se o cristal for</p><p>comprimido (pressionado) , produzirá uma diferença de</p><p>potencial proporcional à vibração das moléculas do</p><p>cristal, gerando energia elétrica. Este</p><p>efeito é utilizado nos acendedores</p><p>portáteis de fogão tipo “magiclick”.</p><p>O efeito contrário também é verdadeiro,</p><p>se submetermos um cristal a uma</p><p>diferença de potencial, suas moléculas</p><p>irão vibrar (oscilar) a uma frequência bem</p><p>determinada, que dependerá do tipo do</p><p>cristal (material) e da sua geometria de</p><p>corte (tamanho). Este segundo efeito é</p><p>aproveitado na eletrônica para controlar os osciladores e</p><p>dar maior precisão a eles. O componente eletrônico é</p><p>fabricado a partir de uma lâmina de cristal presa entre</p><p>duas camadas de metais, onde serão soldados os</p><p>terminais, como mostra a figura 31.</p><p>Olhando para a figura 31 podemos ver que esta</p><p>configuração é a mesma de um capacitor que terá como</p><p>dielétrico isolante o próprio cristal; ficamos então, como</p><p>circuito equivalente do cristal, um circuito oscilador</p><p>isolado por um capacitor. Veremos na próxima aula,</p><p>como um indutor em conjunto com um capacitor, forma</p><p>um circuito oscilador. Logo, podemos substituir o cristal</p><p>por um circuito equivalente como o mostrado na figura</p><p>32.</p><p>Pelo circuito equivalente podemos concluir que o cristal</p><p>não permite a passagem de corrente elétrica, e se</p><p>colocado num circuito de corrente contínua funcionará</p><p>com uma chave aberta, sendo seu funcionamento ligado</p><p>d i r e tamen te a s i na i s</p><p>alternados.</p><p>O material mais usado na</p><p>fabricação de cristais é o</p><p>Q U A R T Z O , q u e</p><p>dependendo do formato do</p><p>corte pode produzir “cristais”</p><p>que terão uma oscilação</p><p>natural que poderá variar de</p><p>1kHz a 130MHz. Na próxima</p><p>aula, veremos exemplos</p><p>de 0,9V e depois</p><p>voltando para 0,5V, terminando o semiciclo positivo.</p><p>Começa agora o semiciclo negativo do sinal ainda</p><p>na figura 3.</p><p>No semiciclo negativo, a tensão na base de Q1</p><p>começa a cair, diminuindo a corrente base-emissor</p><p>fazendo-o ser menos polarizado (aumenta a</p><p>resistência coletor-emissor), produzindo um</p><p>aumento da tensão de coletor. Quando a tensão de</p><p>base de Q1 atinge o pico mínimo de tensão (0,7V) a</p><p>tensão de coletor atinge o pico máximo de tensão</p><p>(11 V); daí, a tensão de base volta a subir até atingir</p><p>a tensão normal de polarização (1,1 V), sendo que a</p><p>tensão de coletor também volta a cair até chegar na</p><p>tensão normal de polarização (7V). A tensão de</p><p>emissor também acompanha a tensão de base,</p><p>com uma diferença de 0,6V, variando então de 0,5V</p><p>até a pico mínimo de 0,1 V e depois, voltando para</p><p>0,5V terminando um ciclo completo e depois</p><p>recomeçando outro ciclo como mostra a figura 3.</p><p>GANHO EM TENSÃO DO CLASSE A</p><p>Vimos anteriormente que a corrente base-emissor</p><p>do transistor será amplificada gerando uma</p><p>corrente coletor-emissor maior, de acordo com o</p><p>ganho do transistor (β) e portanto o sinal tanto no</p><p>coletor como no emissor terá uma corrente</p><p>amplificada pelo fator β em relação a corrente do</p><p>sinal de base. Mas o que acontece com a amplitude</p><p>(tensão) do sinal do coletor (ou emissor) em relação</p><p>a amplitude (tensão) do sinal da base? Será que a</p><p>amplitude do sinal também será amplificada, e</p><p>como?</p><p>Para responder a essas perguntas, vamos utilizar o</p><p>exemplo do amplificador da figura 4 e estudar as</p><p>tensões e sinais da base, emissor e coletor. O</p><p>conjunto formado por R1, C-E de Q1 e R2 é um</p><p>circuito série (desprezando a corrente B-E que é</p><p>muito menor em relação a corrente C-E). Portanto, a</p><p>queda de tensão sobre R1 deverá ser 10 vezes</p><p>maior que a queda de tensão de R2, para manter a</p><p>relação entre suas resistências. Com isso,</p><p>podemos dizer que as variações de tensão sobre</p><p>R2 serão amplificadas em 10 vezes em R1, como</p><p>mostra a figura 4.</p><p>Comparando as tensões de polarização do</p><p>transistor Q1, podemos realmente conferir que a</p><p>queda de tensão sobre R1 (12V - 7V = 5V) é</p><p>realmente 10 vezes a queda de tensão sobre R2</p><p>(0,5V) acompanhando a relação de 1x para o</p><p>resistor R2 de 100W e de 10x para R1 de 1 kW. Já a</p><p>tensão de polarização da base deve ser de 0,6V a</p><p>mais que a tensão de emissor (para transistores</p><p>NPN) mantendo uma tensão de 1,1 Vdc de tensão</p><p>de base para o circuito. Quando o sinal "entra" na</p><p>base de Q1, gera uma variação de tensão (acima e</p><p>abaixo da tensão de polarização) de 0,8Vpp na</p><p>tensão de base. Essa mesma variação será</p><p>acompanhada no emissor, já que a diferença de</p><p>potencial entre base e emissor deverá ser mantida</p><p>em 0,6V; Logo, o que acontecer na base irá também</p><p>acontecer no emissor e vice versa, desde que o</p><p>transistor se mantenha polarizado em média</p><p>condução. As variações de tensão do emissor</p><p>(queda de tensão sobre R2) repercutirá no coletor</p><p>de outra forma. Como a corrente circulante por R2</p><p>será a mesma corrente que circula por R1</p><p>(desprezando a corrente de base) teremos então</p><p>uma variação de tensão proporcional ao valor de</p><p>R1, já que R1 "vale" 10x e R2 1x, teremos a tensão</p><p>sobre R1 10 vezes maior que R2, formando um sinal</p><p>com 8Vpp para um sinal de emissor de 0,8Vpp,</p><p>como mostra a figura 4.</p><p>Resumidamente, podemos dizer que o sinal do</p><p>emissor do transistor será o mesmo sinal da base,</p><p>com a mesma amplitude e mesma "fase", diferindo</p><p>que no emissor, a corrente será maior (resistências</p><p>menores). Já o sinal do coletor do transistor em</p><p>relação ao sinal da base será amplificado em</p><p>tensão e corrente. O fator de amplificação de</p><p>amplitude do sinal será dado pela razão (diferença</p><p>proporcional) do resistor de coletor (R1) com o</p><p>resistor de emissor (R2), e o fator de amplificação</p><p>da corrente será dado pelo ganho do transistor (β).</p><p>Ainda no circuito da figura 4, o valor do resistor de</p><p>coletor, será de 1kW e do emissor 100W. Fazendo a</p><p>divisão de R1 por R2 teremos o fator de 10; logo, o</p><p>sinal de base será amplificado em 10 vezes</p><p>(amplitude ou tensão) passando de 0,8Vpp para</p><p>8Vpp. Se o resistor de emissor valesse 200W, o</p><p>resistor de coletor 1,2kW teríamos dividido R1 por</p><p>R2, um valor de 6 (1200 / 200) e com isso o sinal de</p><p>base para o coletor seria amplificado em 6 vezes</p><p>(amplitude ou tensão).</p><p>AMPLIFICADOR DE POTÊNCIA CLASSE A</p><p>Antigamente, os amplificadores classe A de</p><p>potência para saídas de som, geralmente usavam</p><p>transformadores casadores de impedância,</p><p>visando levar as variações presentes no coletor do</p><p>transistor para um alto-falante ou caixa acústica.</p><p>Este transformador de saída de som era usado para</p><p>"casar a impedância" do coletor do transistor que</p><p>devia ter uma resistência média, para o alto-falante</p><p>que representa uma resistência ou reatância baixa</p><p>(4 ou 8 ohms), como mostra a figura 5.</p><p>Como o alto-falante é de baixa impedância, ele não</p><p>poderia ser ligado diretamente no coletor de Q1,</p><p>pois poderia provocar a queima do mesmo, sem</p><p>mencionar que o transistor conduz corrente em um</p><p>único sentido e para o alto-falante a corrente deverá</p><p>circular nos dois sentidos. Para manter uma alta</p><p>corrente no alto falante, mas com baixa tensão,</p><p>podemos usar o transformador TR1 que irá</p><p>transformar uma alta tensão (+B) com uma baixa</p><p>corrente no primário, em uma baixa tensão, mas</p><p>com alto poder de corrente no secundário, visando</p><p>acionar o cone do alto-falante (funcionando como</p><p>um transformador casador de impedância). Esse</p><p>tipo de transformador é conhecido como</p><p>transformador de saída de som e é diferente na</p><p>construção dos transformadores de entrada de</p><p>tensão (elevador ou redutor de tensão), que</p><p>estudamos no módulo 2.</p><p>Devido ao alto consumo dos amplificadores classe</p><p>A e do baixo rendimento, chegando apenas à 25%</p><p>de aproveitamento de energia consumida para</p><p>energia de saída do sinal, os amplificadores classe</p><p>A não são mais usados nas etapas de potência,</p><p>sendo seu uso restrito a pré-amplificadores.</p><p>C O N F I G U R A Ç Ã O D O S S I N A I S N O S</p><p>TRANSISTORES</p><p>Os sinais ou variações de tensão, devem entrar em</p><p>determinados terminais e também sair em outros</p><p>terminais dos t ransistores. Temos três</p><p>configurações básicas dos terminais que são</p><p>comuns às entradas e saídas de sinal: emissor</p><p>comum; coletor comum e base comum.</p><p>Quando temos entrada de sinal ou variações de</p><p>tensão ocorrendo pela base, poderão sair pelo</p><p>coletor (emissor comum) ou pelo emissor (coletor</p><p>comum); mas ainda, o sinal poderá entrar pela base</p><p>e sair por ambos terminais (coletor e emissor). O</p><p>sinal ainda poderá entrar pelo emissor, saindo</p><p>obrigatoriamente pelo coletor (base comum).</p><p>Os "sinais" ou variações de tensões, devem sempre</p><p>alterar a polarização da junção base-emissor e</p><p>7ELETRÔNICA AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>+B</p><p>Q1</p><p>TR1</p><p>Falante</p><p>figura 5</p><p>8 ELETRÔNICAAMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>consequentemente sua corrente circulante para</p><p>fazer com que o transistor conduza mais ou menos</p><p>de acordo com o semiciclo do sinal, alterando assim</p><p>a corrente coletor-emissor e portanto o sinal</p><p>amplificado poderá ser “retirado” do transistor tanto</p><p>pelo coletor como pelo emissor. Apesar disto, a</p><p>“entrada” deverá sempre ser feita pelo emissor ou</p><p>pela base.</p><p>EMISSOR COMUM</p><p>Nesta configuração, que pode ser vista na figura 6,</p><p>podemos observar que o sinal está “entrando” na</p><p>base, sendo “retirado” no coletor do transistor,</p><p>apresentando o emissor o mesmo sinal da base,</p><p>mas sem utilização prática, a não ser o terminal</p><p>comum entre a entrada e a saída de sinais; daí o</p><p>nome de emissor comum.</p><p>Nesta configuração, o sinal aplicado na base</p><p>produzirá maior ou menor polarização para o</p><p>transistor e consequente variação da resistência</p><p>interna do transistor, que gerará variações de</p><p>tensão no coletor, mas com fase invertida da base</p><p>para o coletor, ou seja, enquanto a tensão</p><p>de</p><p>circuitos osciladores com cristais.</p><p>Na figura 33, podemos ver um micro circuito integrado,</p><p>feito especialmente para funcionar como circuito</p><p>oscilador, ligado a um cristal a quartzo. Nos pinos 2 e 3</p><p>são ligados os pinos do cristal, sendo a tensão de</p><p>alimentação feita no pino 9 e a saída da frequência do</p><p>oscilador, feita pelo pino 8.</p><p>CRISTAL A QUARTZ</p><p>METAL</p><p>CRISTAL</p><p>L</p><p>C1</p><p>C2</p><p>VISTA INTERNA DE VÁRIOS TIPOS DE CRISTAIS UTILIZADOS EM ELETROELETRÔNICA</p><p>figura 31</p><p>figura 30b</p><p>figura 30a</p><p>figura 32</p><p>figura 33</p><p>Atenção: após a leitura e/ou estudo detalhado desta aula, parta para a feitura dos</p><p>blocos de exercícios M3-21 à M3-24. Não prossiga para a aula seguinte sem ter</p><p>certeza que seu resultado nos blocos é acima de 85%. Lembre-se que o verdadeiro</p><p>aprendizado, com retenção das informações desta aula, somente será alcançado com</p><p>todos os exercícios muito bem feitos. Portanto, tenha paciência pois será no dia-a-dia</p><p>da feitura dos blocos alcançará um excelente nível em eletrônica.</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>69ELETRÔNICA AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>AULA</p><p>7</p><p>Oscilador com Unijunção - montagem prática</p><p>Tanque ressonante e multiplicador de frequência</p><p>Oscilador Armstrong-Hartley-Colpitts e Cristal</p><p>Multivibrador astável e Timer 555</p><p>OSCILADORES E MULTIVIBRADORES - I</p><p>Os osciladores são circuitos eletrônicos que</p><p>produzem, independente da entrada de algum</p><p>sinal, uma forma de onda variável com uma</p><p>frequência e forma de onda bem definida, sendo</p><p>esta forma, geralmente senoidal, dente de serra ou</p><p>quadrada (retangulares ou pulsantes). Assim, é um</p><p>circuito independente que trabalha somente com</p><p>uma tensão de alimentação DC.</p><p>Existem várias tipos e classificações de</p><p>osciladores, onde iremos começar pelos mais</p><p>simples, baseados na carga e descarga de um</p><p>capacitor, como na figura 1.</p><p>Este circuito já foi estudado na aula anterior,</p><p>quando falamos do transistor unijunção, mas sem a</p><p>preocupação específica de detalhar o circuito</p><p>oscilador.</p><p>Neste, temos o capacitor C1 que inicialmente</p><p>estará descarregado e será carregado</p><p>gradativamente por R1 através de uma corrente</p><p>circulante por ele, que poderemos chamar de I1;</p><p>quando a tensão em C1 for suficiente para polarizar</p><p>T1, este irá saturar descarregando C1 e voltando a</p><p>ficar cortado, reiniciando o ciclo com nova carga de</p><p>C1. Com isso criaremos sobre C1 uma forma de</p><p>onda conhecida como DENTE-DE-SERRA, onda</p><p>características de um oscilador baseado em</p><p>formador de rampa, criada através da carga e</p><p>descarga de um capacitor.</p><p>Funcionamento: em um dado instante, o capacitor</p><p>estará descarregado, tendo zero volt entre seus</p><p>terminais, mantendo T1 cortado, começando logo</p><p>em seguida, a carga de C1 através da corrente I1,</p><p>como na figura 2.</p><p>Passado algum tempo, C1 atinge a tensão de</p><p>disparo de T1 que irá saturar, funcionando como</p><p>uma chave fechada, começando o processo de</p><p>descarga de C1 através da corrente I3, até que C1</p><p>se descarregue e corte T1 novamente, como</p><p>mostra a figura 3.</p><p>Com isso teremos ciclos sucessivos com cargas e</p><p>descargas de C1 gerando uma onda dente de serra</p><p>sobre C1 e uma onda “quase” retangular sobre R3,</p><p>como mostra a figura 4. Este circuito oscilador</p><p>permanecerá oscilando indefinidamente enquanto</p><p>estiver alimentado pela tensão de 12V,</p><p>independente de qualquer sinal externo. Estes</p><p>circuitos são chamados de auto-oscilantes.</p><p>Temos aqui um exemplo simples de um oscilador</p><p>baseado na carga e descarga de um capacitor</p><p>auxiliado por um transistor que irá trabalhar em</p><p>corte e saturação, permitindo com isso a carga e</p><p>descarga do capacitor. Podemos verificar duas</p><p>formas de onda sendo criadas pelo circuito: “dente</p><p>de serra” (carga e descarga do capacitor) e a</p><p>“retangular” ou “quadrada” (pelo corte e saturação</p><p>do transistor).</p><p>OSCILADORES</p><p>R1 R2</p><p>R3</p><p>C1</p><p>T1</p><p>+12V +12V</p><p>B2</p><p>B1</p><p>E</p><p>R1</p><p>R3</p><p>C1</p><p>+12V</p><p>+12V</p><p>I1</p><p>Vc</p><p>t</p><p>T1</p><p>R1</p><p>R3</p><p>C1</p><p>+12V</p><p>I3</p><p>Vc</p><p>t</p><p>T1</p><p>figura 1</p><p>figura 2</p><p>figura 3</p><p>70 ELETRÔNICAAMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>M O N TA G E M P R Á T I C A S U G E R I D A :</p><p>TEMPORIZADOR LINEAR</p><p>retirado de:</p><p>http://radatec.vilabol.uol.com.br/circuitos/temporiz</p><p>adores.htm</p><p>Um grave problema nos circuitos formadores de</p><p>rampa em osciladores é a carga do capacitor que</p><p>não ocorre de forma linear, ou seja, inicialmente a</p><p>tensão de carga varia rápido diminuindo sua</p><p>variação à medida que o capacitor vai sendo</p><p>carregado.</p><p>A escala da temporização, pode ser linearizada</p><p>com maior precisão na determinação de intervalos</p><p>de tempo, tanto curtos como longos. Este simples</p><p>temporizador ativa um relé no final do tempo</p><p>programado.</p><p>A carga de um capacitor, princípio normalmente</p><p>usado na maioria dos osciladores, ocorre segundo</p><p>uma curva exponencial em que temos maior</p><p>precisão de ajuste para os curtos intervalos e menor</p><p>precisão para os longos intervalos, conforme</p><p>sugere a figura 5.</p><p>Este comportamento faz com que, na maioria dos</p><p>temporizadores tenhamos escalas não muito</p><p>cômodas para os ajustes de tempo. O que</p><p>propomos neste circuito é algo diferente. O nosso</p><p>temporizador também funciona segundo o princípio</p><p>citado: a carga de um capacitor. No entanto, isso</p><p>ocorre a partir de uma fonte de corrente constante.</p><p>O resultado é uma linearização desta carga, que se</p><p>reflete na facilidade dos ajustes e na própria</p><p>elaboração da escala (figura 6).</p><p>Os intervalos obtidos com o temporizador descrito</p><p>podem chegar a pouco mais de meia hora,</p><p>dependendo dos componentes utilizados. Para</p><p>uma aplicação em que tanto intervalos curtos como</p><p>longos são necessários, sugerimos acrescentar ao</p><p>circuito uma chave seletora, para troca de valores</p><p>de componentes e assim obter diversas faixas de</p><p>tempo.</p><p>O circuito é alimentado com uma bateria de 12V e o</p><p>relé ativado pode controlar cargas de correntes</p><p>bastante intensas como por exemplo aparelhos</p><p>eletrodomésticos alimentados pela rede local com</p><p>mais de 20 watts.</p><p>Características:</p><p>Tensão de alimentação ............................... 12V</p><p>Consumo durante a temporização .............5 mA</p><p>Faixa de tempo .................................0 a 30 minutos</p><p>Potência máxima da carga..................... 500 watts</p><p>COMO FUNCIONA</p><p>Para carregar um capacitor através de um resistor</p><p>variável (P1) utilizamos um transistor que funciona</p><p>como fonte de corrente constante.</p><p>Desta forma, com a fonte ainda desconectada e o</p><p>capacitor C1 descarregado, ao ligar, a corrente que</p><p>flui pelo circuito tem um certo valor determinado</p><p>pela polarização de D1.</p><p>Inicialmente, a carga do capacitor, exigirá do</p><p>transistor uma corrente mais alta, que produzirá</p><p>queda de tensão sobre P1. Como na base já existe</p><p>um diodo, mantendo-a com 0,6V a menos que a</p><p>alimentação, qualquer queda de tensão em P1,</p><p>despolarizará o transistor, mantendo mínima</p><p>corrente entre coletor e emissor de Q1 e claro não</p><p>R1 R2</p><p>R3</p><p>C1</p><p>T1</p><p>+12V +12V</p><p>Dente de Serra</p><p>gerada pela carga</p><p>e descarga de C1</p><p>Onda retangular gerada</p><p>pelo corte e saturação</p><p>do transistor unijunção</p><p>figura 7</p><p>figura 5</p><p>figura 4</p><p>figura 6</p><p>D1</p><p>1N4002</p><p>Q1</p><p>BC558</p><p>R1</p><p>47k</p><p>P1</p><p>100k</p><p>R2</p><p>120</p><p>Q2</p><p>2N2646</p><p>S2</p><p>R3</p><p>100</p><p>SCR</p><p>TIC106</p><p>D2</p><p>1N4002</p><p>C2</p><p>100uF</p><p>K1</p><p>relé 12V</p><p>B1</p><p>12V</p><p>C1</p><p>100uF</p><p>S1</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>71ELETRÔNICA AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>somente tornando a carga linear, como também</p><p>aumentando consideravelmente o tempo de carga.</p><p>Quando a tensão nas armaduras do capacitor</p><p>atinge um certo valor, o transistor unijunção</p><p>dispara, e um pulso é aplicado à porta do SCR. Este</p><p>pulso é suficiente para disparar o SCR, levando à</p><p>plena condução e assim energizando a bobina do</p><p>relé, que fecha seus contatos.</p><p>Após a produção do pulso de disparo pelo</p><p>unijunção, este componente desliga e um novo</p><p>ciclo de carga de C1 é iniciado. No entanto, o SCR</p><p>não desliga, mantendo assim o relé energizado.</p><p>Para rearmar o circuito é preciso desligar por um</p><p>momento a fonte de alimentação. E, para que o</p><p>processo</p><p>de contagem de tempo comece do zero, é</p><p>preciso descarregar completamente o capacitor</p><p>C1, o que se consegue pressionando o interruptor</p><p>S2 por um instante.</p><p>O relé utilizado tem bobina para 12V, no entanto</p><p>como existe uma queda de tensão de</p><p>aproximadamente 1V no SCR, a alimentação</p><p>mínima recomendada para um bom funcionamento</p><p>do relé será de 10V. Sugerimos o emprego de</p><p>bateria de 12V, e não de pilhas associadas que</p><p>forneça 9V, dada a maior corrente gerada no</p><p>momento em que o relé fecha seus contatos.</p><p>MONTAGEM</p><p>Na figura 7 temos o diagrama completo do</p><p>temporizador. Como se trata de projeto bastante</p><p>simples, indicado aos iniciantes e estudantes,</p><p>damos a versão em ponte de terminais, mostrada</p><p>na figura 8.</p><p>O transistor Q1 pode ser substituído por</p><p>equivalentes como o BC557 ou BC556, mas Q2</p><p>deve ser obrigatoriamente um unijunção 2N2646.</p><p>O TIC106 preferivelmente deve ser o de menor</p><p>tensão (sem letra) que custa mais barato e neste</p><p>caso não necessita de radiador de calor.</p><p>O diodo D1, assim como D2 pode ser o 1N4002 ou</p><p>qualquer equivalente de silício já que não se trata</p><p>de componente crítico. O relé recomendado é o</p><p>utilizado na montagem de módulo 2, com bobina de</p><p>12V.</p><p>Os resistores são todos de 1/8 ou 1/4W com 5% de</p><p>tolerância e os capacitores eletrolíticos devem ter</p><p>uma tensão de trabalho de 16V ou mais.</p><p>P1 é um potenciômetro de ajuste de tempo e seu</p><p>valor pode ser aumentado</p><p>para 220Kohms ou mesmo</p><p>470Kohms, caso sejam</p><p>n e c e s s á r i o s m a i o r e s</p><p>intervalos de temporização.</p><p>O valor de C1 recomendado</p><p>é de 1000 uF.</p><p>P a r a a a l i m e n t a ç ã o ,</p><p>sugerimos o uso de fonte ou</p><p>então 8 pilhas pequenas ou</p><p>médias.</p><p>O interruptor S1 pode ser</p><p>conjugado a P1 enquanto que S2 é um interruptor</p><p>de pressão comum.</p><p>PROVA E USO</p><p>Ajuste P1 inicialmente para um tempo pequeno</p><p>(menor resistência) e ligue S1. Em alguns</p><p>segundos você deve ouvir o estalo do relé que</p><p>fechará seus contatos. Após o disparo, desligue S1</p><p>e pressione por um momento S2 para descarregar</p><p>C1.</p><p>Depois, tomando como base um cronômetro</p><p>comum ou mesmo um relógio, vá obtendo</p><p>intervalos de tempo diversos e marcando os pontos</p><p>correspondentes na escala de P1. A cada tempo</p><p>obtido desligue S1 e pressione S2.</p><p>Para usar o aparelho, opere-o sempre na seguinte</p><p>sequência: ajuste o tempo, pressione S2 e somente</p><p>depois ligue S1.</p><p>Para ligar uma carga após o intervalo programado</p><p>ela deve ser conectada entre B e C e para desligar,</p><p>faça sua conexão entre A e B.</p><p>LISTA DE MATERIAL</p><p>Q1 - BC558 ou equivalente - transistor PNP de uso</p><p>geral</p><p>Q2 - 2N2646 - transistor unijunção</p><p>SCR - TIC 106 ou equivalente</p><p>D1, D2 - 1N4002 - diodos de silício</p><p>K1 - relé de 12V</p><p>P1 - 100 Kohms- potenciômetro</p><p>S1 - interruptor simples</p><p>S2 - interruptor de pressão</p><p>B1 - 12V - 8 pilhas pequenas ou médias</p><p>R1 - 47 Kohms, 1/8w - resistor (amarelo, violeta,</p><p>laranja)</p><p>R2 - 120ohms, 1/8w - resistor (marrom, vermelho,</p><p>marrom)</p><p>R3 - 100ohms, 1/8w - resistor (marrom, preto,</p><p>marrom)</p><p>C1 - 100 uF a 1000 uF, 16V ou mais - capacitor</p><p>eletrolítico</p><p>C2 - 100 uF, 16V - capacitor eletrolítico</p><p>Diversos: ponte de terminais, caixa para</p><p>montagem, suporte para pilhas, botão para o</p><p>potenciômetro, escala para o potenciômetro,</p><p>terminais de saída para a carga controlada, fios,</p><p>solda, etc.</p><p>figura 8</p><p>12V</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>72 ELETRÔNICAAMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>Na apostila de módulo 2, estudamos os filtros</p><p>baseados em capacitores e indutores como o TRAP</p><p>(armadilha) e o BPF (passa faixa). Mas, a</p><p>associação dos capacitores com indutores além de</p><p>formar filtros também formam circuitos oscilantes</p><p>ou ressonantes, dentre eles podemos destacar o</p><p>“tanque ressonante”, que se parece muito com um</p><p>BPF (ou TRAP) pois na realidade ele não deixa de</p><p>ser um BPF ou sintonizador de frequência. Para</p><p>melhor explicar o tanque ressonante vamos</p><p>analisar a figura 9.</p><p>Nela podemos ver um capacitor em paralelo com</p><p>uma bobina (indutor), ligados a uma fonte de 12V</p><p>através da chave CH1. Vamos analisar este circuito:</p><p>Inicialmente o capacitor está descarregado e</p><p>quando fechamos a chave, começa circular uma</p><p>corrente da fonte (+12V) para o capacitor C1,</p><p>começando a carga do mesmo. Devido a variação</p><p>de tensão sobre a bobina L, a reatância indutiva de</p><p>L1 faz com que o indutor funcione como um resistor</p><p>de alto valor e por isso não haverá “quase” corrente</p><p>circulante sobre L1 e consequentemente não</p><p>haverá criação de campo magnético. Assim</p><p>teremos a primeira parte (a) do ciclo de oscilação,</p><p>que pode ser conferido na figura 10a.</p><p>Depois da carga de C1, a chave CH1 é aberta e</p><p>assim permanecerá. Como o capacitor já</p><p>completou sua carga não haverá mais variação de</p><p>tensão e a reatância indutiva de L1 cai para zero e</p><p>agora começa a descarga do capacitor, devido a</p><p>corrente circulante pelo indutor, transformando o</p><p>campo elétrico armazenado no capacitor num</p><p>campo magnético que estará em expansão no</p><p>indutor, mantendo a polaridade positiva acima do</p><p>indutor e negativa em baixo (terra); teremos a</p><p>segunda parte (b) do ciclo de oscilação do tanque</p><p>ressonante como mostra a figura 10b.</p><p>Quando toda a carga do capacitor tiver sido</p><p>transferida para o indutor na forma de campo</p><p>magnético a corrente circulante irá diminuir até</p><p>zero, criando uma variação negativa sobre o</p><p>indutor, fazendo o campo magnético que estava em</p><p>expansão sobre o indutor se contrair, gerando uma</p><p>diferença de potencial inversa sobre o indutor;</p><p>acima da bobina tínhamos um potencial positivo</p><p>que agora se torna negativo e abaixo do indutor</p><p>(terra) teremos agora um potencial positivo. Essa</p><p>diferença de potencial irá gerar uma corrente</p><p>elétrica que irá carregar o capacitor só que agora de</p><p>maneira inversa, com o potencial positivo abaixo do</p><p>capacitor (ponto de terra); teremos novamente a</p><p>transformação de energia magnética do campo da</p><p>bobina, que está se contraindo, em energia elétrica</p><p>na forma de potencial elétr ico, com o</p><p>armazenamento das cargas no capacitor; teremos</p><p>então a terceira parte (c) do ciclo de oscilação,</p><p>mostrado na figura 10c.</p><p>Finalmente o capacitor volta a se carregar</p><p>TANQUE RESSONANTE</p><p>CH1</p><p>+12V</p><p>C1L1</p><p>No instante inicial com CH1 fechada, o capacitor se comporta</p><p>como chave fechada, aumentando sua reatância ao passo</p><p>que se carrega, e após sua carga abrimos CH1.</p><p>CH1</p><p>+12V</p><p>Quando o capacitor estiver descarregado</p><p>haverá um retorno do campo, induzindo</p><p>uma d.d.p inversa no indutor.</p><p>Nesse instante, o capacitor se comporta</p><p>como chave fechada, transitando para</p><p>chave aberta ao passo que se carrega.</p><p>Com a carga do capacitor a reatância do indutor diminui e</p><p>após CH1 ficar aberta, a baixa reatância do indutor vai</p><p>descarregar o capacitor, e com a circulação de corrente pelo</p><p>indutor vai gerar campo magnético..</p><p>CH1</p><p>+12V</p><p>figura 10c</p><p>figura 10a</p><p>figura 10b</p><p>figura 9</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>73ELETRÔNICA AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>completamente, absorvendo todo campo do</p><p>indutor; como não existe mais corrente elétrica, o</p><p>indutor volta a reatância zero, funcionando como</p><p>um resistor de baixo valor, e começará de novo a</p><p>descarregar o capacitor através da corrente</p><p>circulante que terá o sentido do ponto de “terra” para</p><p>a chave CH1 (que permanece aberta), mantendo o</p><p>potencial positivo no terra e negativo na parte de</p><p>cima do indutor; esta corrente irá criar novamente</p><p>um campo magnético sobre o indutor transferido de</p><p>novo o campo elétrico em campo magnético, até a</p><p>descarga total do capacitor, fechando assim o ciclo</p><p>(parte d) de oscilação, como na figura 10d.</p><p>Com o término da descarga do capacitor a variação</p><p>da corrente será novamente negativa, criando nova</p><p>inversão do campo magnético que começará e se</p><p>contrair, mudando as polaridades do potencial</p><p>sobre o indutor e teremos a volta do potencial</p><p>positivo na parte superior do indutor e negativo no</p><p>ponto de “terra”. Tudo volta a ser igual ao início da</p><p>parte “a” do ciclo mostrado na figura 10a; recomeça</p><p>o ciclo com nova carga do capacitor e contração do</p><p>campo magnético transformando-o em campo</p><p>elétrico sobre o capacitor, ficamos então com uma</p><p>forma de onda sobre o capacitor (e indutor) como</p><p>mostra o gráfico da figura 11 identificando as partes</p><p>(de “a” a “d”) da oscilação.</p><p>Esta oscilação do tanque ressonante, cuja</p><p>freqüência natural dependerá dos valores do</p><p>capacitor e do indutor, seria praticamente ‘infinita”</p><p>se o capacitor e o indutor fossem “ideais”; mas</p><p>como os componentes eletrônicos (capacitor e</p><p>bobina) possuem perdas, devido a sua estrutura</p><p>física de construção, haverá perda de energia e</p><p>entre elas por “efeito Joule” (aquecimento), pois o</p><p>indutor é constituído por fios que possuem</p><p>resistência e aquecem quando submetidos a</p><p>corrente elétrica; com isso a amplitude de oscilação</p><p>irá caindo gradativamente , acompanhando a perda</p><p>de energia até chegar a 0 volt, acabando assim com</p><p>a oscilação, como mostra o gráfico da figura 12.</p><p>Esse tipo de oscilação que vai perdendo amplitude</p><p>até parar, é chamado de oscilação amortecida.</p><p>Para que o tanque ressonante não pare de oscilar</p><p>devemos realimentar o circuito com sinais ou pulsos</p><p>de mesma frequência do “tanque”, para que ele</p><p>mantenha sua amplitude repondo a energia</p><p>perdida.</p><p>A melhor forma de fazermos isso é através de um</p><p>amplificador classe C, que poderá amplificar parte</p><p>de um sinal “a l ternado” real imentando</p><p>positivamente o tanque ressonante, como se a</p><p>chave CH1 da figura 10, fosse momentaneamente</p><p>ligada no momento certo e a cada ciclo.</p><p>Esse amplificador é chamado de amplificador</p><p>sintonizado, pois ele irá amplificar apenas a parte</p><p>do sinal que possui a mesma frequência, ou um</p><p>submúltiplo da frequência natural do tanque</p><p>ressonante, determinada pelo valor do capacitor e</p><p>A reatância do indutor começa a diminuir e o</p><p>mesmo vai transitando de "chave aberta” para</p><p>"chave fechada", descarregando o capacitor.</p><p>A descarga do capacitor pelo indutor, faz com que a</p><p>corrente que circula no indutor gere um campo magnético</p><p>que após a descarga do capacitor retornara induzindo uma</p><p>d.d.p no indutor e assim, reiniciando o ciclo.</p><p>a b c d</p><p>+30V</p><p>0V</p><p>+15V</p><p>-15V</p><p>T1</p><p>+5V</p><p>-5V</p><p>0V</p><p>C1</p><p>0,01 Fm</p><p>C3</p><p>1000pF</p><p>C2</p><p>470pF</p><p>+15V</p><p>L1</p><p>2 Hm</p><p>R1</p><p>4,7kW</p><p>R2</p><p>1kW</p><p>Gerador</p><p>A CORRENTE DE FUGA DO CAPACITOR E A RESISTÊNCIA “OHMICA”</p><p>DO INDUTOR, FAZEM COM QUE O NÍVEL DA RESSONÂNCIA SEJA</p><p>CADA VEZ MENOR POR PERDA DE ENERGIA POR EFEITO JOULE,</p><p>SENDO NECESSÁRIO UMA NOVA INDUÇÃO EXTERNA NO</p><p>CIRCUITO PARA QUE O MESMO POSSA CONTINUAR OSCILANDO</p><p>figura 13</p><p>figura 11</p><p>figura 12</p><p>figura 10d</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>74 ELETRÔNICAAMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>do indutor. Para melhor exemplificar este</p><p>amplificador temos o circuito da figura 13.</p><p>Nesta figura o “tanque oscilante” formado por L1 e</p><p>C2, que terá uma frequência de oscilação natural</p><p>conforme os valores de L1 e C2. Para manter o</p><p>tanque oscilando, temos o transistor T1 que</p><p>funcionará como um amplificador classe C,</p><p>sintonizado pelo “tanque ressonante”; o gerador irá</p><p>realimentar o “tanque” através de T1, portanto a</p><p>frequência do gerador deverá ter a mesma</p><p>frequência natural do “tanque”. Para calcularmos a</p><p>frequência natural do “tanque ressonante” devemos</p><p>levar em consideração a reatância capacitiva (do</p><p>capacitor) e a reatância indutiva (do indutor), que</p><p>através de algumas considerações matemáticas,</p><p>que não cabem aqui demonstrar, chegaremos</p><p>finalmente a fórmula abaixo:</p><p>Nesta fórmula, Fn é a frequência natural de</p><p>ressonância do tanque; p é uma constante</p><p>matemática que vale 3,141592654... (infinita), mas</p><p>é comumente arredondada para 3,1416; L é o valor</p><p>da indutância (do indutor) e C é a capacitância (do</p><p>capacitor). Se L for dado em henry e C em farad o</p><p>valor de Fn será em hertz.</p><p>A partir da fórmula podemos calcular Fn de nosso</p><p>tanque ressonante da figura 8: teremos LxC =</p><p>470pfx2mH = 0,000000000000001 ou 10-15,</p><p>portanto teremos Fn = 5MHz (aproximadamente).</p><p>Para mantermos o tanque ressonante com</p><p>oscilação, devemos usar também um sinal (do</p><p>gerador) de 5MHz para realimentar o circuito via T1</p><p>(classe C).</p><p>Teremos então “entrando” no tanque formado por C</p><p>e L pulsos amplificados por T1, que irão sincronizar</p><p>em fase a oscilação de LC, como mostra a figura</p><p>14a; estes pulsos irão forçar a carga do capacitor</p><p>pela corrente vinda da fonte de alimentação,</p><p>mantendo a oscilação praticamente sincronizada</p><p>em fase e frequência com o sinal do “gerador”</p><p>(figura 14b).</p><p>Podemos concluir deste circuito que a partir de um</p><p>sinal de frequência muito próxima à frequência de</p><p>ressonância natural de um “tanque ressonante”,</p><p>poderemos “transformar” esse sinal em um sinal de</p><p>frequência igual a da ressonância do circuito LC,</p><p>mas mantendo a mesma fase do sinal, pois o</p><p>tanque ressonante irá trabalhar com a</p><p>realimentação do sinal.</p><p>5MHz</p><p>CORRENTE</p><p>TENSÃO</p><p>5MHz</p><p>MULTIPLICADOR DE FREQUÊNCIAS</p><p>Seguindo a mesma linha de raciocínio poderemos</p><p>realimentar o tanque ressonante com sinais com</p><p>valores de frequências sub-múltiplas da frequência</p><p>natural, mantendo assim mesmo a oscilação</p><p>natural do tanque ressonante, como mostra a figura</p><p>15.</p><p>Com isso, a corrente que é fornecida pela fonte de</p><p>tensão, realimenta positivamente a oscilação do</p><p>circuito LC, mantendo a oscilação natural do</p><p>tanque. Supondo o mesmo circuito da figura</p><p>13, teremos na saída do oscilador 5MHz,</p><p>mesmo com um gerador de apenas 1,25 MHz,</p><p>já que este sinal é submúltiplo de 5MHz (4x).</p><p>Por isso a realimentação também será cíclica</p><p>conforme a oscilação.</p><p>Estes circuitos servirão de multiplicadores de</p><p>frequência, pois a partir de um sinal de uma</p><p>frequência mais baixa podemos multiplicar essa</p><p>frequência por 2, 3, 4, etc, usando tanques</p><p>ressonantes realimentados por um amplificador</p><p>classe C.</p><p>Na figura 16, podemos ver tal circuito, que nada</p><p>mais é do que um circuito BPF (coletor de T1),</p><p>trabalhando com um filtro sintonizado nos múltiplos</p><p>das frequências mencionadas acima.</p><p>1,25MHz</p><p>5MHz</p><p>TENSÃO</p><p>TENSÃO</p><p>Sinal do oscilador</p><p>Sinal que entra</p><p>no amplificador</p><p>T1</p><p>C1</p><p>0,01 Fm</p><p>C3</p><p>1000pF</p><p>C2</p><p>470pF</p><p>+15V</p><p>L1</p><p>2 Hm</p><p>R1</p><p>4,7kW</p><p>R2</p><p>1kW</p><p>Entrada de sinal</p><p>de baixa freqüência</p><p>Saída de sinal de</p><p>frequência múltipla</p><p>figura 15</p><p>figura 16</p><p>figura 14bfig.14a</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>75ELETRÔNICA AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>OSCILADOR ARMSTRONG</p><p>Este tipo de oscilador apesar de ter sido muito</p><p>popular, caiu em desuso, devido ao fato de ter um</p><p>transformador no tanque ressonante. Apesar disso,</p><p>seu funcionamento deve ser bem assimilado, pois</p><p>será a base para o estudo de todos os outros</p><p>osciladores.</p><p>Observando a figura 17, podemos perceber que</p><p>seu funcionamento consiste em um transistor</p><p>devidamente polarizado, numa configuração</p><p>emissor comum. Apesar disso, nos receptores de</p><p>alta frequência, como FM, TV’s e outros, utiliza-se a</p><p>configuração base comum, já que ela apresenta</p><p>uma melhor resposta as altas frequências, devido</p><p>as suas baixas capacitâncias parasitas.</p><p>Ao se ligar o circuito à fonte de alimentação,</p><p>teremos o transistor polarizado pelo divisor resistivo</p><p>R1 e R2, que produzirá a polarização do transistor,</p><p>produzindo uma corrente coletor e emissor. Note</p><p>que a tensão de coletor não cairá, mas circulará</p><p>uma corrente internamente no indutor, caindo a</p><p>tensão do lado de cima do transformador L. Quando</p><p>esta tensão cai, é produzido no secundário do</p><p>transformador uma tensão positiva (veja os pontos</p><p>de fase indicados no primário e secundário). Esta</p><p>tensão positiva gerada, vai chegar até a base de T1,</p><p>via capacitor C2, intensificando ainda mais a</p><p>polarização para este transistor, diminuindo ainda</p><p>mais a tensão de coletor.</p><p>Quando ocorrer o ponto de menor carga no</p><p>capacitor C (descarga quase completa), o indutor</p><p>“L” estará no ponto de maior campo, que tenderá a</p><p>contrair, invertendo para isso o sentido de rotação e</p><p>claro, induzindo no próprio enrolamento uma</p><p>tensão reversa, tornando agora o lado de cima</p><p>positivo,</p><p>que induzirá no secundário uma tensão</p><p>mais baixa (negativa), que via C2, começará a</p><p>despolarizar o transistor T1. Desta forma, subirá a</p><p>tensão de coletor de T1 e com isso haverá uma</p><p>intensificação positiva no potencial do primário de</p><p>“L”, até que novamente o capacitor “C” começa a</p><p>carregar, ainda mantendo o potencial positivo em</p><p>“L”.</p><p>O transistor portanto, atua com uma realimentação</p><p>positiva do circuito ressonante, intensificando as</p><p>variações, não permitindo que as oscilações se</p><p>tornem amortecidas, ou seja, impede que</p><p>diminuam, sempre repondo energia ao circuito.</p><p>A frequência não será determinada pelo transistor,</p><p>mas pelos valores em “C” e “L”, mas como vimos,</p><p>ele será responsável por incrementar o aumento ou</p><p>diminuição de tensão na malha, na mesma</p><p>frequência do circuito tanque.</p><p>OSCILADOR HARTLEY</p><p>Este oscilador era facilmente encontrado em</p><p>transmissores e receptores de FM, entre outros. A</p><p>característica que o diferencia do oscilador</p><p>Armstrong, e que o tornou propulsor de todos os</p><p>outros, é o fato de não ser usado transformador</p><p>para a inversão de fase do sinal usado na</p><p>realimentação positiva, pois seu custo acaba sendo</p><p>mais alto, necessitando ainda de uma montagem</p><p>industrial mais aprimorada; por isso opta-se por um</p><p>outro sistema de realimentação, o qual muda-se o</p><p>ponto de referência (terra do circuito) dentro do</p><p>tanque LC, mais ou menos como é feito na saída</p><p>dos transformadores com “center tap”, a qual</p><p>permite que ao se mudar o ponto de referência do</p><p>secundário possa retirar sinais nas saídas em</p><p>contrafase (180°) um do outro. Neste e nos outros</p><p>osciladores em estudo aqui, veremos que é usado</p><p>este mesmo princípio, como no oscilador HARTLEY</p><p>da figura 18, que possui 2 bobinas em série no</p><p>tanque ressonante (L1 e L2), das quais usamos L1</p><p>como sinal de saída e L2 como realimentação</p><p>positiva do circuito, e este é aplicado em contrafase</p><p>com a saída na base do transistor.</p><p>OSCILADOR COLPITTS</p><p>Seu princípio de funcionamento é exatamente igual</p><p>ao do oscilador Hartley, diferenciando-se apenas</p><p>no componente de realimentação utilizado, que ao</p><p>invés de indutores como referência na entrada, usa-</p><p>se capacitores (figura 19). Esta alteração, apesar</p><p>de simples foi muito bem aceita pelos técnicos de</p><p>projetos, que sempre que possível evitam utilizar</p><p>bobinas; pois estas além de exigir maiores cálculos,</p><p>apresentam alguns elementos parasitários que</p><p>dificilmente podem ser retirados ou minimizados,</p><p>T1</p><p>R1</p><p>R2</p><p>C2 C</p><p>L</p><p>+Vcc</p><p>L2</p><p>OSCILADOR</p><p>ARMSTRONG</p><p>T1</p><p>R1</p><p>R2</p><p>C2</p><p>C</p><p>L1</p><p>+Vcc</p><p>L3</p><p>OSCILADOR</p><p>HARTLEY</p><p>L2</p><p>C3</p><p>figura 18</p><p>figura 17</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>76 ELETRÔNICAAMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>tais como capacitâncias parasitas, resistência do</p><p>fio, perdas na indução (linhas de força) entre outras</p><p>coisas. Por isso, optou-se por capacitores, que</p><p>respondem melhor às altas frequências.</p><p>Normalmente são utilizados capacitores do tipo</p><p>cerâmico, que além de apresentarem poucas</p><p>perdas por corrente de fuga, também não carregam</p><p>praticamente indutâncias parasitas, ambas</p><p>encontradas com maior grau nos seus primos: os</p><p>eletrolíticos ou de polipropileno. Este oscilador</p><p>pode ser encontrado em muitos aparelhos,</p><p>principalmente em alguns rádio-receptores de AM.</p><p>Existem outras dezenas de osciladores que utilizam</p><p>um tanque ressonante como ressonadores de</p><p>frequência básica e um amplificador classe C para</p><p>realimentar energia ao circuito tanque, mantendo a</p><p>oscilação com amplitude mais ou menos constante,</p><p>sendo todos os princípios básicos, aplicados</p><p>também a eles.</p><p>OSCILADOR A CRISTAL</p><p>No capítulo anterior nós estudamos o componente</p><p>eletrônico CRISTAL, que tinha como principal</p><p>característica manter uma oscilação constante</p><p>quando alimentado por uma diferença de potencial.</p><p>Devido as suas características estruturais, o cristal</p><p>tem uma maior estabilidade na frequência natural</p><p>de oscilação, sendo por isso, muito mais preciso</p><p>que os tanques ressonantes formados por</p><p>capacitor e indutor (LC). Logo, os osciladores a</p><p>cristal foram substituindo os osciladores LC,</p><p>gerando maior precisão e estabilidade.</p><p>Na figura 20, temos um oscilador a cristal que</p><p>exemplifica como este substituiu os tanques</p><p>ressonantes nos circuitos osciladores.</p><p>Se substituirmos o cristal X1, pelo seu modelo (já</p><p>mencionado na aula anterior) teremos um circuito</p><p>equivalente ao oscilador Colpitts onde X1 e C1 + C2</p><p>formariam o equivalente ao tanque ressonante,</p><p>como mostra a figura 21.</p><p>Os osciladores a cristal estão muito difundidos nos</p><p>aparelhos modernos como TV, Micro-System, DVD,</p><p>etc.</p><p>Na figura 21a, mostramos um circuito oscilador</p><p>trabalhando com cristal a quartzo. Esta</p><p>configuração é uma das mais utilizadas junto a</p><p>pinos de circuitos integrado, sejam eles</p><p>processadores de sinais ou microprocessadores.</p><p>Podemos ver o código do integrado 74HC01, que</p><p>nada mais é que um circuito inversor, que não</p><p>somente inverte, mas dá ganho em corrente.</p><p>Podemos fazer uma série de pesquisas na internet</p><p>utilizando a frase “oscilador a cristal” de onde</p><p>surgirá muitas informações. No link abaixo é</p><p>mostrado vários tipos de osciladores a cristal com a</p><p>explanação de funcionamento:</p><p>http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/artigo</p><p>s/54-dicas/1267-art175.html</p><p>T1</p><p>R1</p><p>R2</p><p>C4 C1</p><p>C2</p><p>+Vcc</p><p>L3</p><p>OSCILADOR</p><p>COLPITTS</p><p>L</p><p>C3</p><p>T1</p><p>R1</p><p>R2</p><p>C4 C1</p><p>C2</p><p>+Vcc</p><p>L3</p><p>OSCILADOR</p><p>A CRISTAL</p><p>C3</p><p>X1</p><p>T1</p><p>R1</p><p>R2</p><p>C4 C1</p><p>C2</p><p>+Vcc</p><p>L3</p><p>OSCILADOR</p><p>EQUIVALENTE</p><p>C3</p><p>X1</p><p>U1A</p><p>U1A</p><p>74HC01</p><p>XTALC1</p><p>22pF</p><p>R1 10Mohm</p><p>R1</p><p>10Mohm</p><p>C2</p><p>22pF</p><p>figura 21a</p><p>figura 20</p><p>figura 21</p><p>figura 19</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>77ELETRÔNICA AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>MULTIVIBRADOR ASTÁVEL</p><p>Os multivibradores são circuitos parecidos com os</p><p>osciladores, pois também tem como saída sinais</p><p>que variam ciclicamente entre um nível “alto” e um</p><p>nível “baixo”, mas a grande diferença é que eles não</p><p>permanecem indefinidamente oscilando e sim</p><p>apenas num pequeno espaço de tempo, e muitas</p><p>vezes precisam de sinais externos para iniciarem</p><p>seu ciclo.</p><p>O multivibrador astável é um dos únicos</p><p>multivibradores que tem um regime de</p><p>funcionamento contínuo, bastando para isso ser</p><p>alimentado, que em sua saída teremos uma onda</p><p>“quadrada” (ou retangular) e portanto ele também</p><p>pode ser usado como oscilador.</p><p>Na figura 22 temos um multivibrador astável, cujo</p><p>funcionamento cíclico está baseado na carga e</p><p>descarga de dois capacitores (C1 e C2).</p><p>Inicialmente, quando ligamos o circuito na fonte de</p><p>alimentação, os dois capacitores (C1 e C2) estão</p><p>descarregados, e os dois transistores (T1 e T2)</p><p>serão polarizados simultaneamente pelos</p><p>resistores R1 e R2. Mesmo que as resistências de</p><p>R1 e R2 sejam iguais (teoricamente), e os</p><p>transistores T1 e T2 tenham o mesmo ganho (Beta),</p><p>um dos transistores será polarizado primeiro,</p><p>levando sua tensão de coletor a zero volt. Vamos</p><p>supor que será T1 que irá saturar inicialmente,</p><p>levando à saída para zero volt (nível baixo) e</p><p>consequentemente como C2 está descarregado,</p><p>este funcionará como um “curto” mantendo a base</p><p>de T2 com zero volt; com isso T2 estará inicialmente</p><p>cortado, mantendo a saída “Q” com 5 volts (nível</p><p>alto), como mostra a figura 23a.</p><p>Com o passar do tempo, C2 começa a se carregar</p><p>via R2 e C1 já se carregou via R4. Quando C2 atingir</p><p>a tensão de 0,6V, irá polarizar a base de T2,</p><p>fazendo-o saturar; nesse mesmo instante, C1 já</p><p>estará carregado também com uma tensão próxima</p><p>a 4,4V. Então, quando T2 satura, leva o potencial</p><p>positivo do capacitor C1 a zero volt, fazendo a</p><p>tensão da base de T1 receber uma tensão negativa</p><p>(-4,4 volts), e com isso, corta imediatamente</p><p>levando a saída “ “ à nível alto e T2, como está</p><p>saturado leva a saída “Q” a nível baixo, como na</p><p>figura 23b.</p><p>Começa agora a segunda parte do ciclo do astável,</p><p>com a descarga de C1 via R1 e depois sua carga</p><p>invertida, com um potencial positivo do lado da base</p><p>de T1; ao mesmo tempo C2 se descarrega via R3</p><p>(figura 23c) e depois também</p><p>se carrega invertido,</p><p>com um potencial positivo no coletor de T1,</p><p>mantendo uma diferença de potencial da ordem de</p><p>4,4V sobre ele (C2), como mostra a figura 23c e 23d.</p><p>Quando C1 atingir uma tensão de 0,6V, irá polarizar</p><p>T1 que irá saturar, levando zero volt ao potencial</p><p>positivo de C2 (coletor de T1), fazendo com que</p><p>agora seja a base de T2 que receba uma tensão</p><p>negativa, que o levará imediatamente ao corte,</p><p>invertendo novamente às saídas “Q” para nível alto</p><p>T1</p><p>R2 R1R3 R4</p><p>T2</p><p>Q</p><p>_</p><p>Q</p><p>+5V +5V +5V +5V</p><p>C2 C1</p><p>0,6V 0V</p><p>OV 5V</p><p>ESTADO INICIAL</p><p>DO ASTÁVEL</p><p>QUANDO É</p><p>LIGADO 0V 4,4V</p><p>T1</p><p>R2</p><p>R1R3 R4</p><p>T2</p><p>Q</p><p>_</p><p>Q</p><p>+5V +5V +5V +5V</p><p>C2 C1</p><p>0,6V0V</p><p>4,4V 0V</p><p>+</p><p>+</p><p>+</p><p>+</p><p>-</p><p>-</p><p>-</p><p>-</p><p>INICIALMENTE</p><p>R1 DESCARREGA</p><p>C1 PARA DEPOIS</p><p>CARREGA-LO</p><p>DE FORMA</p><p>INVERTIDA</p><p>5V 0V</p><p>T1</p><p>R2</p><p>R1R3 R4</p><p>T2</p><p>Q</p><p>_</p><p>Q</p><p>+5V +5V +5V +5V</p><p>C2 C1</p><p>0,6V-4,4V</p><p>OV</p><p>C2 ATINGE 0,6V</p><p>SATURANDO T2</p><p>FAZENDO T1</p><p>CORTAR COM</p><p>TENSÃO</p><p>NEGATIVA</p><p>NA BASE</p><p>0,6V 4,4V</p><p>+</p><p>+</p><p>+</p><p>+</p><p>-</p><p>-</p><p>-</p><p>-0V</p><p>T1</p><p>R1R2R3 R4</p><p>T2</p><p>Q</p><p>_</p><p>Q</p><p>+5V +5V +5V +5V</p><p>T1</p><p>R3 R4</p><p>T2</p><p>Q</p><p>_</p><p>Q</p><p>+5V +5V +5V +5V</p><p>MULTIVIBRADOR</p><p>ASTÁVEL</p><p>C2 C1</p><p>figura 23c</p><p>figura 23a</p><p>figura 23b</p><p>figura 22</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>78 ELETRÔNICAAMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>e “ ” para nível baixo respectivamente (figura 23d),</p><p>voltando assim ao estado inicial da figura 23a e</p><p>recomeçando seu ciclo, que irá se repetindo</p><p>indefinidamente enquanto o circuito estiver</p><p>alimentado.</p><p>Podemos simbolizar o astável por um retângulo</p><p>com as saídas “Q” e que terão níveis de tensão</p><p>inversos (defasado em 180°); quando a saída “Q”</p><p>sobe a saída “ ” desce e quando uma sobe a outra</p><p>desce e assim por diante, como na figura 24.</p><p>0V</p><p>T1</p><p>R2 R1R3</p><p>R4</p><p>T2</p><p>Q</p><p>_</p><p>Q</p><p>+5V +5V +5V +5V</p><p>C2 C1</p><p>-4,4V0,6V</p><p>0V</p><p>C1 COM 0,6V</p><p>SATURA T1</p><p>FAZENDO T2</p><p>CORTAR,</p><p>REINICIANDO</p><p>O CICLO</p><p>4,4V</p><p>+</p><p>+</p><p>+</p><p>+</p><p>-</p><p>-</p><p>-</p><p>-</p><p>0,6V</p><p>ASTÁVEL</p><p>+B</p><p>Q</p><p>_</p><p>Q</p><p>Na figura 25a, podemos ver um circuito multivibrador astável, feito com o integrado timer 555, o mais conhecido em</p><p>todo o mundo. Já na figura 25b, vemos a diagramação interna deste integrado e na figura 25c, seu aspecto físico.</p><p>Na figura 26, temos um mutivibrador astável feito com transistores, excitando um integrado contador, acendendo os</p><p>LED´s de forma sequencial. Caso queira montar o circuito, utilize no lugar do multivibrador, o pisca 10, montagem do</p><p>módulo 1. O integrado CD4017 é facilmente encontrado no mercado.</p><p>figura 25b</p><p>figura 25c</p><p>figura 26</p><p>figura 24</p><p>figura 25a</p><p>figura 23d</p><p>Atenção: após a leitura e/ou estudo detalhado desta aula, parta para a feitura dos</p><p>blocos de exercícios M3-25 à M3-28. Não prossiga para a aula seguinte sem ter</p><p>certeza que seu resultado nos blocos é acima de 85%. Lembre-se que o verdadeiro</p><p>aprendizado, com retenção das informações desta aula, somente será alcançado com</p><p>todos os exercícios muito bem feitos. Portanto, tenha paciência pois será no dia-a-dia</p><p>da feitura dos blocos alcançará um excelente nível em eletrônica.</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>79ELETRÔNICA AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>AULA</p><p>8</p><p>VCO E MULTIVIBRADORES - II</p><p>OSCILADOR VCO</p><p>O oscilador VCO (Voltage-controlled oscillator), é</p><p>um Oscilador Controlado por Tensão, sendo muito</p><p>utilizado nos aparelhos modernos, pois a partir de</p><p>um nível de tensão podemos controlar sua</p><p>frequência, sem ser necessário atuar em trimpot’s</p><p>de ajuste. A partir dos VCO´s, foi possível</p><p>automatizarmos os aparelhos que dependem de</p><p>osciladores deste tipo como eletrodomésticos, que</p><p>deixam de ter vários “botões” de ajuste (vertical,</p><p>horizontal, etc.), pois o controle das frequências,</p><p>passou a ser feita por nível de tensão através de</p><p>realimentações negativas, como já visto em fontes</p><p>e amplificadores.</p><p>Um VCO bem simples, pode ser construído à partir</p><p>de um multivibrador astável, que já foi mencionado</p><p>anteriormente e que também pode funcionar como</p><p>oscilador. Na figura 1, temos um astável que foi</p><p>modificado para se tornar um VCO. Nela podemos</p><p>ver que foi introduzido no lugar dos resistores R1 e</p><p>R2, dois transistores PNP, T3 e T4, sendo suas</p><p>funções as mesmas dos resistores R1 e R2, ou seja,</p><p>carregar C1 e C2 através de uma corrente da fonte</p><p>(+5V) para os capacitores.</p><p>Neste circuito, o potenciômetro P1 está</p><p>simbolizando a tensão de controle do oscilador que</p><p>irá determinar sua frequência; nos aparelhos atuais</p><p>essa tensão geralmente é proveniente de uma</p><p>r e a l i m e n t a ç ã o n e g a t i v a v i n d a d e u m</p><p>MICROPROCESSADOR (microcontrolador).</p><p>Para melhor entender este circuito podemos</p><p>substituir os transistores T3 e T4 por dois resistores</p><p>variáveis, cujas resistências dependerão da tensão</p><p>de controle, como mostra a figura 2.</p><p>Quando a tensão de controle subir a tensão das</p><p>bases de T3 e T4 também irão subir, despolarizando</p><p>os transistores, fazendo com que eles conduzam</p><p>menos corrente entre emissor-coletor, que é</p><p>equivalente a dizer que as resistências (T3 e T4) da</p><p>figura 2, ficarão maiores; quando a tensão de</p><p>controle diminuir os transistores serão mais</p><p>polarizados aumentando a corrente emissor-coletor</p><p>que será equivalente a dizer que as resistências</p><p>diminuíram.</p><p>Variando os valores das resistências, o tempo de</p><p>carga e descarga de C1 irá variar, já que o tempo de</p><p>carga do capacitor é proporcional ao valor do</p><p>produto de R por C (RxC). Então variando o tempo</p><p>de carga de C1, estaremos variando o tempo que T1</p><p>fica cortado e o mesmo para C2 e T2. O tempo que</p><p>T1 e T2 permanecem saturados irá determinar o</p><p>período da forma de onda da saída e assim sua</p><p>frequência (f = 1/T); com isso teremos neste circuito</p><p>a saída com uma onda de frequência variável</p><p>controlada pela tensão.</p><p>Existem muitas maneiras di ferentes de</p><p>construirmos um VCO, inclusive utilizando tanques</p><p>ressonantes a partir de indutores e capacitores ou</p><p>ainda diodos varicap, no decorrer dos módulos</p><p>seguintes apresentaremos outros circuitos VCO e</p><p>suas utilidades práticas em aparelhos.</p><p>Outro oscilador controlado por tensão muito usado</p><p>é o VXO, que é um oscilador a cristal controlado por</p><p>tensão. Este oscilador utiliza um cristal como base</p><p>de frequência e a tensão de controle faz essa</p><p>frequência ser alterada “levemente” para mais ou</p><p>menos de acordo com o nivel de tensão. Esses</p><p>T1</p><p>R3 R4</p><p>T2</p><p>Q</p><p>_</p><p>Q</p><p>+5V</p><p>+5V</p><p>+5V +5V +5V</p><p>C2 C1</p><p>P1</p><p>T3T4 R5 R6</p><p>T1</p><p>R3 R4</p><p>T2</p><p>Q</p><p>_</p><p>Q</p><p>+5V +5V +5V +5V</p><p>C2 C1</p><p>+5V</p><p>P1</p><p>T3T4 R5 R6</p><p>TENSÃO DE CONTROLE</p><p>DA FREQÜÊNCIA</p><p>FREQÜÊNCIA VARIÁVEL</p><p>DE ACORDO COM A</p><p>TENSÃO DE CONTROLE</p><p>Oscilador Controlador Tensão / modulador FM digital</p><p>Circuitos práticos com circuitos integrados (VCO)</p><p>Multivibradores monoestáveis com circuitos práticos</p><p>Multivibradores biestáveis (RS e tipo T).</p><p>Schmitt Trigger - disparador Schmitt (circuitos práticos)</p><p>figura 1</p><p>figura 2</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>80 ELETRÔNICAAMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>osciladores na realidade não são osciladores de</p><p>frequência variável, pois devem trabalhar numa</p><p>frequência bem determinada, que é a frequência de</p><p>ressonância do cristal utilizado, mas a principal</p><p>função da tensão de controle é ajustar a fase de</p><p>oscilação, para que ela seja sincronizada com</p><p>outros sinais de áudio, controle ou vídeo, que serão</p><p>vistos com mais detalhes nos próximos módulos.</p><p>MODULADOR DE FM DIGITAL</p><p>Os multivibradores astáveis podem se tornar</p><p>VCO´s com algumas modificações, sendo que à</p><p>partir deste, podemos construir um modulador de</p><p>FM digital bem simples, como mostra a figura 3.</p><p>Nesta figura temos praticamente o mesmo VCO da</p><p>figura 1, trocando apenas a tensão de controle por</p><p>um sinal de áudio. Quando o sinal de áudio está no</p><p>semi-ciclo positivo, a tensão de base dos</p><p>transistores T3 e T4 sobem, despolarizando os</p><p>transistores, diminuindo sua corrente emissor-</p><p>coletor, aumentando o tempo de carga e descarga</p><p>dos capacitores C1 e C2 e consequentemente</p><p>diminuindo a frequência do sinal de saída. Já, no</p><p>semiciclo negativo do sinal, os transistores serão</p><p>mais polarizados, diminuindo o</p><p>tempo de carga e</p><p>descarga dos capacitores, aumentando assim a</p><p>frequência do sinal de saída. Teremos então na</p><p>saída do modulador um sinal “digital” (apenas níveis</p><p>altos e baixos), cuja frequência dependerá da</p><p>amplitude do sinal de entrada (geralmente sinal de</p><p>áudio), modulando este sinal em frequência (FM).</p><p>Mais detalhes sobre modulação e FM veremos na</p><p>aula 10 do módulo 3, quando estaremos estudando</p><p>os receptores FM.</p><p>T1</p><p>R3 R4</p><p>T2</p><p>Q</p><p>_</p><p>Q</p><p>+5V +5V +5V +5V</p><p>C2 C1</p><p>T3T4 R5 R6</p><p>ENTRADA DE</p><p>SINAL DE AUDIO</p><p>SINAL MODULADO EM</p><p>FREQÜÊNCIA (FM)</p><p>MODULADOR FM DIGITAL</p><p>CIRCUITOS PRÁTICOS COM VCO</p><p>MC100EL1648</p><p>5 V Voltage Controlled ECL</p><p>Oscilador Amplificador</p><p>Descrição</p><p>O MC100EL1648 é um amplificador e oscilador</p><p>controlado por tensão, que requer um circuito tanque</p><p>externo paralelo constituído do indutor (L) e um</p><p>capacitor (C). Um diodo varicap pode ser incorporado</p><p>no circuito tanque para fornecer uma tensão de</p><p>entrada variável para o oscilador (VCO). Este</p><p>dispositivo também pode ser usado em muitas outras</p><p>aplicações que exijam um clock de frequência fixa.</p><p>Podemos ver os aspectos físicos destes integrados na</p><p>figura 4.</p><p>O MC100EL1648 É ideal para aplicações que exigem</p><p>um oscilador local, sistemas que incluem</p><p>equipamento de teste eletrônico e digital,</p><p>telecomunicações de alta velocidade. Baseia-se na</p><p>topologia do circuito do VCO MC1648. O processo</p><p>utiliza uma avançada tecnologia bipolar, que resulta</p><p>em um projeto que pode operar em grande faixa de</p><p>frequência.</p><p>O circuito de saída não é uma tradicional estrutura de</p><p>coletor aberto, possuindo uma saída buffer, com um</p><p>valor nominal de 510 ohms. Isso facilita acoplamento</p><p>do sinal de saída em uma linha de transmissão.</p><p>Devido a essa configuração de saída, um resistor</p><p>externo de pull-down não é necessário. Esta saída</p><p>destina-se a uma unidade de carga ECL (3,0 pF - veja</p><p>detalhes da tecnologia ECL abaixo). Se o usuário</p><p>necessitar de dissipação no sinal, um buffer ECL como</p><p>o EL16 (EL11, EL14) Tipo de Linha Receptor / Driver</p><p>deve ser usado.</p><p>Características</p><p>• Frequência de operação típica de até 1100 MHz</p><p>• Baixo-consumo: 19 mA em 5 Vcc</p><p>• PECL Modo de funcionamento: VCC = 4,2 V a 5,5 V</p><p>com VEE = 0 V</p><p>figura 3</p><p>figura 4</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>81ELETRÔNICA AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>• NECL Modo de funcionamento: VCC = 0 V com VEE</p><p>= -4,2 V até -5,5 V</p><p>• Capacidade de entrada = 6,0 pF (típico)</p><p>NOTA: O MC100EL1648 não é utilizável como um</p><p>cristal oscilador. Na figura 5, temos a diagramação</p><p>mais básica deste integrado.</p><p>A Figura 6, ilustra o circuito esquemático simplificado</p><p>para a MC100EL1648. O oscilador incorpora uma</p><p>realimentação positiva pelo acoplamento da base do</p><p>transistor Q6 ao coletor de Q7. Um controle</p><p>automático de ganho (AGC) foi incorporado para</p><p>limitar a corrente através do par de emissores</p><p>acoplados (Q7 e Q6) e permitir a melhor resposta de</p><p>frequência do oscilador.</p><p>A fim de manter o fator de qualidade (Q) sobre o</p><p>oscilador, e fornecer alta pureza espectral na saída, o</p><p>transistor Q4 é usado para transferir o sinal do</p><p>oscilador para o par diferencial de saída Q2 e Q3. Os</p><p>transistores Q2 e Q3, em conjunto com saída do</p><p>transistorQ1, fornecem uma saída altamente</p><p>reforçada, que produz uma onda quadrada.</p><p>A polarização para o oscilador e buffer de saída é feita</p><p>pelos transistores Q9 e Q11. A fim de minimizar a</p><p>corrente, o saída do circuito é realizado como um</p><p>buffer seguidor de emissor com um resistor para</p><p>massa incorporado no próprio circuito.</p><p>TECNOLOGIA ECL: Emitter Coupled Logic, ou ECL,</p><p>é uma família lógica que atinge alta velocidade usando</p><p>um overdrive BJT (Transistor Bipolar) amplificador</p><p>diferencial com um termo de entrada única, cujo</p><p>emissor atual é limitada, para evitar a lentidão da</p><p>região de saturação de operação do transistor.</p><p>Em ECL, os transistores nunca</p><p>estão em saturação, sendo que a</p><p>tensão de entrada e saída / ter um</p><p>balanço pequeno (0,8 V). A</p><p>impedância de entrada é alta, e a</p><p>resistência de saída é baixa; como</p><p>resultado, os transistores podem</p><p>alterar estados de forma rápida,</p><p>atrasos são baixos entre as portas,</p><p>e o fanout (dissipação) possui alta</p><p>capacidade. Além disso, as saídas</p><p>complementares diminuem o</p><p>tempo de propagação do circuito</p><p>inteiro, economizando conversores</p><p>adicionais. A grande desvantagem</p><p>do ECL é que o circuito de corrente</p><p>contínua de saída requer muita</p><p>energia (corrente).</p><p>figura 5</p><p>figura 6</p><p>figura 7</p><p>MC14046B</p><p>Phase Locked Loop (Elo travado em fase)</p><p>O MC14046B, cuja diagramação básica pode ser vista</p><p>na figura 10, contém dois comparadores de fase (mais</p><p>detalhes na aula 13), um oscilador controlado por</p><p>tensão (VCO), uma saída com seguidor de emissor, e</p><p>diodo zener. Os comparadores tem duas entradas de</p><p>sinal comum (PCAin PCBin). Entrada PCAin pode ser</p><p>usada diretamente acoplada à grande variação de</p><p>tensão ou sinais indiretamente associados (com um</p><p>capacitor série) de pequena tensão. O comparador de</p><p>fase 1 (uma porta OR exclusivo) fornece um sinal</p><p>digital de erro PC1out, e mantém a mudança de fase</p><p>em 90º. A frequência central entre PCAin e PCBin</p><p>sinais (ambos em 50% ciclo de trabalho). O</p><p>comparador de fase 2 (com ponta de sensoriamento</p><p>lógica) fornece sinais de erro digitais, PC2out e LD, e</p><p>mantém um 0° deslocamento de fase entre sinais e</p><p>PCAin PCBin. O VCO linear produz um sinal de saída</p><p>VCOout cuja frequência é determinada pela tensão de</p><p>entrada e VCOin, capacitor e resistores ligados aos</p><p>pinos C1A, C1b, R1 e R2. O seguidor de emissor</p><p>SFout, saída com um resistor externo é utilizado</p><p>quando o sinal VCOin é necessário, mas não tem</p><p>corrente suficiente. O inibidor “Inh” de entrada,</p><p>quando em nível alto, desativa o VCO e seguidor de</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>82 ELETRÔNICAAMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>MC14046B</p><p>PIN ASSIGNMENT</p><p>13</p><p>14</p><p>15</p><p>16</p><p>9</p><p>10</p><p>11</p><p>125</p><p>4</p><p>3</p><p>2</p><p>1</p><p>8</p><p>7</p><p>6</p><p>R2</p><p>PC2out</p><p>PCA in</p><p>ZENER</p><p>VDD</p><p>VCO in</p><p>SFout</p><p>R1</p><p>VCOout</p><p>PCBin</p><p>PC1out</p><p>LD</p><p>VSS</p><p>INH</p><p>C1A</p><p>C1B</p><p>BLOCK DIAGRAM</p><p>PCA in</p><p>PCB in</p><p>VCO in</p><p>INH</p><p>14</p><p>3</p><p>9</p><p>5</p><p>VDD = PIN 16</p><p>VSS = PIN 8</p><p>2 PC1out</p><p>13 C2out</p><p>1 LD</p><p>4 VCOout</p><p>11 R1</p><p>12 R2</p><p>6 C1A</p><p>7 C1B</p><p>10 SFout</p><p>15 ZENERVSS</p><p>SELF BIAS</p><p>CIRCUIT</p><p>PHASE</p><p>COMPARATOR 1</p><p>PHASE</p><p>COMPARATOR 2</p><p>VOLTAGE</p><p>CONTROLLED</p><p>OSCILLATOR</p><p>(VCO)</p><p>SOURCE FOLLOWER</p><p>figura 8</p><p>figura 9</p><p>figura 8a</p><p>figura 10 figura 10a</p><p>emissor minimizando o consumo de energia em stand-</p><p>by (modo de desligado). O diodo zener, pode ser</p><p>usado para auxiliar na regulação de alguma tensão</p><p>secundária.</p><p>As aplicações incluem a modulação FM e FSK* e</p><p>demodulação, síntese e multiplicação de frequência,</p><p>discriminação de frequência, decodificação de tom,</p><p>sincronização de dados e condicionamento, tensão</p><p>para frequência de conversão e controle de</p><p>velocidade de motor.</p><p>Os aspectos físicos do integrado podem ser vistos na</p><p>figura 8, e alguns parâmetros máximos na figura 8a.</p><p>Na figura 9, podemos ver as interligações externas</p><p>que fecham a malha de controle do circuito VCO, com</p><p>o circuito comparador de fase e o filtro LPF.</p><p>* FSK (Frequency-shift keying) - chaveamento por</p><p>deslocamento de frequência. Funciona como uma</p><p>modulação de FM, mas somente com dois níveis de</p><p>deslocamento: High ou Low.</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>83ELETRÔNICA AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>Seguindo a linha dos multivibradores vamos ver agora o</p><p>monoestável, que como o próprio nome sugere tem</p><p>apenas um nível estável, para melhor entendermos o</p><p>funcionamento de um monoestável vamos ver o circuito</p><p>da figura 11.</p><p>O funcionamento deste circuito é bem simples e lembra</p><p>o circuito do astável, já que temos também duas saídas,</p><p>uma inversa da outra (180°).</p><p>Quando ligamos o circuito na fonte de alimentação C1</p><p>está descarregado e T2 será polarizado via R1 indo a</p><p>saturação; com isso levará zero volt à base de T1</p><p>(coletor de T2) fazendo-o cortar e assim permanecer</p><p>indefinidamente; caso não tenhamos nenhum</p><p>sinal na</p><p>entrada do capacitor C2 o circuito permanecerá neste</p><p>estado com a saída “Q” em nível baixo (zero volt). Este</p><p>estado é o nível estável do multivibrador.</p><p>Quando aparece um sinal com ciclo positivo ou um</p><p>pulso na entrada, a variação para nível alto no capacitor</p><p>C2 fará com que a base de T1 receba uma tensão</p><p>positiva, fazendo-o saturar levando o potencial positivo</p><p>de C1 a zero volt; com isso o potencial negativo de C1</p><p>levará um tensão negativa (-4,4V) na base de T2,</p><p>fazendo com que este corte imediatamente, levando a</p><p>saída do monoestável para nível alto, como mostra a</p><p>figura 12.</p><p>Com isso começa o ciclo instável (nível alto na saída) do</p><p>monoestável; R1 começará a descarregar C1 e logo em</p><p>seguida carregá-lo de forma invertida. Quando C1</p><p>atinge uma tensão de 0,6V, irá saturar T2 fazendo T1</p><p>cortar novamente, levando a saída novamente a nível</p><p>baixo e assim permanecer até aparecer outro pulso na</p><p>entrada.</p><p>Para simbolizar o multivibrador monoestável também é</p><p>usado um retângulo onde podemos indicar que é um</p><p>multivibrador monoestável com duas letras M (M/M),</p><p>como mostra a figura 13.</p><p>Para resumir o funcionamento do multivibrador</p><p>monoestável, podemos dizer que permanecerá sempre</p><p>em nível baixo; caso apareça um pulso positivo na</p><p>entrada, sua saída irá para nível alto, durante um</p><p>pequeno intervalo de tempo, determinado pelo valor de</p><p>RC (R1xC1), e depois voltará para nível baixo até a</p><p>próxima variação de tensão (pulso) na entrada, como</p><p>podemos conferir no gráfico as formas de onda de</p><p>entrada e saída da figura 14.</p><p>Enquanto não existe pulso na entrada, a saída</p><p>permanece em zero volt. No exato momento do pulso de</p><p>entrada, a saída vai para 5 volts e assim permanece,</p><p>mesmo quando a entrada cai para tensão negativa. A</p><p>saída só irá novamente para nivel alto quando a tensão</p><p>de entrada tiver um “pulso” para cima; em seguida</p><p>retornando para nivel baixo após a carga do capacitor,</p><p>mesmo que a tensão de entrada permanece em nível</p><p>alto.</p><p>CIRCUITO PRÁTICO COM MULTIVIBRADOR</p><p>MONOESTÁVEL</p><p>DETECTOR DE RUÍDOS (UTILIZANDO CD4528)</p><p>Apresentação</p><p>O detector de ruído ativa permanentemente uma carga</p><p>através do relé, que pode ser uma lâmpada, uma sirene,</p><p>um motor, etc (que pode ser visto na figura 15). O</p><p>circuito será acionado quando houver um som captado</p><p>por um microfone acima de um nível pré-determinado. A</p><p>gama de sensibilidade é grande, o conjunto é capaz de</p><p>responder a uma voz falada a cinco metros de distância</p><p>do microfone. Obviamente, essa sensibilidade nem</p><p>sempre é a desejada, mas o conjunto tem uma</p><p>configuração para ajustá-lo às suas necessidades.</p><p>MULTIVIBRADOR</p><p>MONOESTÁVEL</p><p>T1</p><p>R2</p><p>R1R3 R4</p><p>T2</p><p>Q</p><p>_</p><p>Q</p><p>+5V +5V +5V</p><p>C2</p><p>C1</p><p>ENTRADA</p><p>DE SINAL</p><p>SAÍDA</p><p>T1</p><p>R2</p><p>R1R3 R4</p><p>T2</p><p>Q</p><p>_</p><p>Q</p><p>+5V +5V +5V</p><p>C2</p><p>C1</p><p>SAÍDA</p><p>4,4V</p><p>+</p><p>+</p><p>-</p><p>-</p><p>0V</p><p>0,6V</p><p>-4,4V</p><p>PULSO NA</p><p>ENTRADA</p><p>LEVA A</p><p>SAÍDA A</p><p>NÍVEL</p><p>ALTO</p><p>M / M</p><p>+B</p><p>Q</p><p>_</p><p>Q</p><p>IN</p><p>OUT</p><p>IN</p><p>OUT</p><p>+5V</p><p>+5V</p><p>0V</p><p>0V</p><p>MULTIVIBRADOR MONOESTÁVEL</p><p>figura 11</p><p>figura 12</p><p>figura 13</p><p>figura 14</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>84 ELETRÔNICAAMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>O regime</p><p>O conjunto é composto por cinco partes distintas, que</p><p>descreveremos separadamente: um pré-amplificador</p><p>de microfone, um diodo retificador, um comparador, um</p><p>monoestável (temporizador), e um estágio final de</p><p>potência.</p><p>O pré-amplificador de microfone</p><p>O pré-amplificador mic é baseado na utilização do</p><p>transistor Q1, que terá uma polarização automática do</p><p>coletor para a base. Dessa forma, garantimos uma</p><p>estabilização da tensão do coletor e evita amplificações</p><p>excessivas que distorceriam o sinal. Após, o sinal</p><p>captado é levado a um potenciômetro RV1, que poderá</p><p>justar o nível que irá ao circuito posterior.</p><p>Comparador e diodo retificador</p><p>O circuito seguinte, teremos o integrado U1A, que é um</p><p>amplificador operacional (os operacionais serão</p><p>detalhadamente estudados no módulo 4), cujo</p><p>funcionamento será o seguinte: temos um divisor de</p><p>tensão R11 e R12, com valores iguais, que gerarão uma</p><p>tensão de 6V entre eles. Essa tensão estará presente</p><p>no pino 3 do integrado. Como o pino 2 não possui</p><p>polarização direta e sim a tensão que vem da saída,</p><p>permanecerá com 6V, que será a mesma tensão da</p><p>saída.</p><p>Quando vier um determinado sinal sendo acoplado via</p><p>C6, irá elevar e abaixar a tensão do pino 2, que será</p><p>amplificado pelo integrado U1, como se o pino 2 fosse</p><p>uma base de um transistor e a saída o coletor (pino 1) .</p><p>Teremos então uma variação de grande amplitude no</p><p>pino 1 do integrado.</p><p>E s s a v a r i a ç ã o s e r á</p><p>acoplada por C9 aos diodos</p><p>D2 e D1. Como há uma</p><p>tensão média sobre C9 de</p><p>6V, quando existe uma</p><p>variação no pino 1 de U1A,</p><p>e s t a r v a r i a ç ã o s e r á</p><p>retificada e filtrada em C10,</p><p>gerando uma tensão</p><p>m é d i a , q u e s e r á</p><p>proporcional ao nível do</p><p>ruído captado. O diodo D2,</p><p>auxilia a descarga de C9,</p><p>quando o pino 1 do</p><p>integrado vai para nível</p><p>baixo. Esta descarga de C9</p><p>auxiliará a geração de um</p><p>pulso positivo maior e uma</p><p>maior tensão integrada em</p><p>C10.</p><p>Comparador</p><p>A tensão no ponto “A” que é</p><p>proporcional ao ruído</p><p>captado, chegará ao</p><p>integrado U1B, no pino 5.</p><p>Notem que haverá uma</p><p>tensão no pino 6, dada por</p><p>um divisor de tensão,</p><p>formado por R15 e RV12,</p><p>que possuem o mesmo</p><p>valor, gerando 6V entre eles. Considerando que temos o</p><p>potenciômetro ajustado para o centro, teremos 3V no</p><p>pino 6 do integrado. Assim, podemos dizer que,</p><p>enquanto a tensão no pino 5 do U1B está abaixo de 3V,</p><p>a tensão no pino 7 será de zero volt. Mas, caso o pino 5</p><p>tenha sua tensão elevada por um sinal maior captado</p><p>pelo microfone, fará a tensão do pino 7 elevar-se</p><p>momentaneamente.</p><p>Monoestável</p><p>Considerando agora a variação que ocorre no pino 7 do</p><p>U1B, o multivibrador monoestável U2B, receberá esta</p><p>tensão no pino 12, acionando o tempo da instabilidade,</p><p>que fará com que o pino 10, vá para nível alto,</p><p>acionando a carga. Este nível alto no pino 10 do</p><p>integrado, ficará assim, até que o tempo da instabilidade</p><p>termine, voltando a nível baixo. O tempo da</p><p>instabilidade será determinado por RV3, R18 e C11, que</p><p>o aluno poderá modificar de acordo com suas</p><p>necessidades e da carga utilizada.</p><p>O estágio de potência</p><p>O estágio de potência ou saída, é formado por Q2 e relé</p><p>RL1, com componentes associados. Utilizar um relé,</p><p>dependerá da necessidade da carga. Se fomos acionar</p><p>uma lâmpada, poderemos usar um SCR, ao invés do</p><p>transistor Q2 e o relé, para acionamento da lâmpada.</p><p>Apesar disso, o relé permite a ligação de qualquer tipo</p><p>de carga, desde que se respeite a corrente e a tensão da</p><p>rede.</p><p>Como estamos falando de mult iv ibradores</p><p>monoestáveis, podemos ver a diagramação interna do</p><p>integrado U2B, CD4528 (veja figura 15b).</p><p>figura 15</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>85ELETRÔNICA AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>Os multivibradores biestáveis tem os dois níveis de</p><p>tensão de saída estáveis: tanto nível baixo como</p><p>nível alto e geralmente sua tensão de saída</p><p>depende diretamente do nível (ou pulso) de</p><p>entrada. Dentre os multivibradores biestáveis,</p><p>podemos destacar dois deles, sendo o FLIP-FLOP</p><p>e o SCHMITT-TRIGGER.</p><p>FLIP-FLOP</p><p>O Flip-Flop é um multivibrador que só tem dois</p><p>níveis de saída: o nível alto e o nível baixo</p><p>(geralmente +5V e 0V); logo, ele trabalhará subindo</p><p>(flip) e descendo (flop), ora em nível alto, ora em</p><p>nível baixo, como uma “gangorra”; por isso ele é</p><p>largamente usado em eletrônica digital já que</p><p>trabalha em apenas dois níveis. Apesar de ter sua</p><p>saída “digitalizada” o flip-flop também é muito usado</p><p>em circuitos analógicos, devido sua grande</p><p>versatilidade.</p><p>Existem vários tipos diferentes de flip-flop’s que</p><p>poderão ser usados para fins diferentes como:</p><p>registradores, memórias eletrônicas, divisor de</p><p>frequências, etc, mas o seu funcionamento básico</p><p>será sempre o mesmo.</p><p>Podemos dizer que o flip-flop está baseado no</p><p>funcionamento de dois transistores que trabalharão</p><p>em corte ou saturação, como mostra a figura 16,</p><p>formando</p><p>através de seus coletores duas saídas</p><p>distintas, mas que sempre estarão invertidas</p><p>(defasadas em 180°), pois quando uma estiver em</p><p>nível alto (5V) a outra estará em nível baixo (0V),</p><p>lembrando muito o circuito do multivibrador astável.</p><p>Como o nome diz, o multivibrador biestável ou Flip-</p><p>Flop, possui seus estados estáveis, que somente</p><p>mudarão quando houver uma excitação externa.</p><p>Para podermos entender melhor o que significa os</p><p>dois estados ESTÁVEIS (BI-ESTÁVEL), vamos</p><p>analisar em detalhes a figura anterior.</p><p>Quando ligamos a alimentação, haverá no coletor</p><p>dos transistores uma tensão de +5V; como temos</p><p>no coletor de cada um dos transistores, outro</p><p>resistor ligado à base do transistor oposto, haverá</p><p>corrente para as bases de ambos, que tenderão à</p><p>saturação.</p><p>Por mais que os circuitos pareçam idênticos, um</p><p>dos transistores começará a condução primeiro que</p><p>o outro, provocando a queda de tensão de coletor</p><p>de um deles antes do outro. Supondo que o</p><p>transistor T1 seja polarizado um “pouco antes”,</p><p>haverá a queda na tensão de seu coletor tirando a</p><p>polarização que haveria para base de T2,</p><p>mantendo-o cortado. Com a saturação de T1</p><p>(coletor em zero volt), não haverá como polarizar</p><p>mais a base de T2 e com isso, este transistor ficará</p><p>cortado, com tensão de coletor alta e através de R1,</p><p>mantendo a polarização para a base de T1.</p><p>Esta será uma das condições estáveis, ou seja, o</p><p>transistor T2 cortado, com seu coletor com +5V</p><p>(saída Q em nível alto = H). Já o outro transistor</p><p>permanecerá saturado, gerando em seu coletor</p><p>uma tensão de zero volt (saída em nível baixo = L).</p><p>Para que este estado seja alterado, deverá haver</p><p>algum comando, polarização ou sinal externo.</p><p>Caso conseguíssemos, de alguma forma</p><p>despolarizar T1, sua tensão de coletor iria subir, e o</p><p>capacitor C2 iria carregar, provocando uma</p><p>corrente razoável para a base de T2, fazendo-o</p><p>saturar, colocando sua tensão de coletor em zero</p><p>volt, o que não mais permitiria a polarização para</p><p>T1. Assim teríamos a segunda condição estável, ou</p><p>seja, o transistor T2 saturado, com seu coletor com</p><p>zero volt (saída Q em nível baixo = L). Já o outro</p><p>transistor T1, permanecerá cortado, gerando em</p><p>seu coletor uma tensão de +5V (saída em nível</p><p>alto = H).</p><p>FLIP-FLOP RS</p><p>Este primeiro Flip-Flop poderá ser implementado a</p><p>MULTIVIBRADORES BIESTÁVEIS</p><p>T1</p><p>R3 R4</p><p>T2</p><p>QQ</p><p>_</p><p>+5V +5V</p><p>FLIP-FLOP</p><p>C2 C1</p><p>SAÍDA</p><p>R1R2</p><p>figura 16</p><p>figura 15a</p><p>H = High Level</p><p>L = Low Level</p><p>=Transition from Low to High</p><p>= Transition from High to Low</p><p>= One High Level Pulse</p><p>= One Low Level Pulse</p><p>X = irrelevant</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>86 ELETRÔNICAAMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>partir do circuito da figura 17, com duas entradas,</p><p>sendo elas R (reset) e S (set) e com duas saídas, Q</p><p>e “ ”.</p><p>Basicamente o circuito funciona a partir das tensões</p><p>das entradas R e S, pois se a entrada R estiver em</p><p>nível alto (5V) ou high (H), o transistor T2 estará</p><p>saturado e a saída “Q” ficará em nivel baixo (0V) ou</p><p>low (L). Isto significa que ele está “resetado” ou</p><p>simplesmente em reset (R); mas agora se for a</p><p>entrada S que estiver em nível alto, será T1 que</p><p>estará saturado e manterá 0V na base de T2, que</p><p>ficará cortado levando a saída “Q” a nível alto, que</p><p>significa manter a saída “setada” ou simplesmente</p><p>em set (S). Podemos ainda perceber que as saídas</p><p>“Q” e “ ” são opostas, e portanto, uma estará em</p><p>nivel alto (H) enquanto outra estará em nível baixo</p><p>(L). Mas, o que acontecerá se as duas entradas (R e</p><p>S) estiverem em nível alto (H)? Não teremos uma</p><p>resposta correta para esta possibilidade, pois para</p><p>o flip-flop RS, esta entrada é “proibida” e portanto</p><p>não terá sentido ficarmos analisando o circuito para</p><p>uma possibilidade que não poderá ocorrer (pelo</p><p>menos não deveria). Resta ainda uma combinação</p><p>possível: se as duas entradas (R e S) estiverem em</p><p>nível baixo (L), neste caso os 2 diodos (D1 e D2)</p><p>estarão despolarizados não permitindo nenhuma</p><p>polarização externa às bases dos transistores e</p><p>com isso eles permanecerão no mesmo estado em</p><p>que se encontravam, sem alterar a saída “Q”, ou</p><p>seja, o flip-flop irá “memorizar” o último estado. Isto</p><p>permanecerá assim, até que uma das entradas, R</p><p>ou S, recebam um nível alto (H); por isso os Flip-</p><p>Flop’s foram muito utilizados como unidades de</p><p>memória digital (e ainda são usados em muitos</p><p>casos).</p><p>Podemos resumir o funcionamento do Flip-Flop,</p><p>através de uma tabela, onde indicaremos a saída</p><p>“Q” como OUT (saída em inglês) em função das</p><p>entradas R e S e ainda poderemos indicar a saída</p><p>anterior; para essa tabela damos o nome de tabela</p><p>verdade como mostra a figura 18.</p><p>Lembramos que no flip-flop RS não é permitida a</p><p>entrada H / H, ou seja, nível alto para as duas</p><p>entradas (R e S), visto que não poderá estar em</p><p>reset e set ao mesmo tempo.</p><p>Podemos simbolizar o Flip-Flop RS também por um</p><p>retângulo indicando suas entradas e saídas, como</p><p>na figura 19.</p><p>FLIP-FLOP T</p><p>O segundo Flip-Flop que iremos estudar será o “tipo</p><p>T”. Este biestável será basicamente igual a todos os</p><p>Flip-Flop’s e sua principal característica é mudar o</p><p>nível de saída quando recebe um “pulso” de tensão</p><p>positiva em sua entrada; ele pode ser</p><p>implementado como mostra o circuito da figura 20.</p><p>Analisando o circuito, teremos ao ligar o Flip-Flop, a</p><p>tensão de alimentação que um dos transistores irá</p><p>saturar primeiro (aleatoriamente) levando a saída</p><p>“Q” a nível baixo ou alto. Tomaremos como exemplo</p><p>T1</p><p>R3 R4</p><p>T2</p><p>QQ</p><p>_</p><p>+5V +5V</p><p>FLIP-FLOP</p><p>RS</p><p>C2 C1</p><p>SAÍDA</p><p>ENTRADAS</p><p>RS</p><p>D1 D2</p><p>R1R2</p><p>R5 R6</p><p>R S OUT</p><p>H</p><p>H H</p><p>L L</p><p>L</p><p>L</p><p>L</p><p>L</p><p>L</p><p>H H X</p><p>OUT</p><p>ANTERIOR</p><p>L/H</p><p>L/H</p><p>L/H</p><p>H H</p><p>L L</p><p>TABELA VERDADE</p><p>F/F</p><p>RS</p><p>+B</p><p>Q</p><p>_</p><p>Q</p><p>IN OUT</p><p>R</p><p>S</p><p>T1</p><p>R3 R4</p><p>T2</p><p>QQ</p><p>_</p><p>+5V +5V</p><p>FLIP-FLOP</p><p>T</p><p>C2 C1</p><p>C3 C4</p><p>SAÍDA</p><p>ENTRADA T</p><p>D1 D2</p><p>R1R2</p><p>C3</p><p>figura 17</p><p>figura 19</p><p>figura 18</p><p>figura 20</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>87ELETRÔNICA AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>a saída “Q” inicialmente em nível alto (T1 saturado e</p><p>T2 cortado), gerando sobre C1 uma tensão em</p><p>torno de 4,4V. Quando um “pulso” positivo aparecer</p><p>na entrada do Flip-Flop, os dois transistores ficarão</p><p>momentaneamente saturados, mas como C2 está</p><p>descarregado, não alterará a tensão de base de T2.</p><p>Como C1 está carregado, com uma tensão em</p><p>torno de 4 V (positiva no coletor de T2), na</p><p>saturação de T2, esta tensão cairá para zero volt em</p><p>seu coletor forçando uma tensão negativa (-4V) na</p><p>base de T1 (devido à carga de C1), que irá cortar</p><p>imediatamente após o pulso na entrada do Flip-</p><p>Flop, fazendo a saída “Q” inverter de estado, que</p><p>neste caso, passa de nível alto para nível baixo.</p><p>Agora é C2 que irá se carregar e C1 descarregado;</p><p>quando aparecer outro pulso positivo na entrada, a</p><p>saída tornará inverter de nível, já que agora será T2</p><p>que irá cortar e T1 ficará saturado, e assim por</p><p>diante.</p><p>Então podemos dizer que a cada pulso na entrada</p><p>do Flip-Flop tipo T teremos uma inversão na saída.</p><p>Devido a essa característica, o Flip-Flop T pode ser</p><p>usado como divisor de frequência, pois ao receber</p><p>na entrada um sinal “quadrado ou “retangular” com</p><p>uma determinada frequência, teremos na saída um</p><p>sinal também “quadrado” só que com a metade</p><p>desta frequência, como mostra o gráfico da figura</p><p>21. Na figura 22 temos um dos modos de</p><p>representar o Flip-Flop T.</p><p>Existem muitos outros Flip-Flop’s como o tipo D, o</p><p>JK, Mestre-Escravo, Síncronos, etc. que serão</p><p>estudados no módulo 4 de nosso treinamento.</p><p>SCHMITT TRIGGER</p><p>O último biestável que iremos estudar neste</p><p>módulo, será o Schmitt Trigger ou disparador</p><p>Schmitt.</p><p>Em eletrônica, um Schmitt Trigger é um circuito</p><p>comparador de tensão que possui uma</p><p>realimentação positiva da saída para a entrada.</p><p>Quando o nível de tensão de entrada é maior que</p><p>um limiar escolhido (threshold), a saída está em</p><p>nível alto; quando a entrada está abaixo de outro</p><p>limiar (threshold), a saída está em nível baixo;</p><p>quando a entrada se encontra entre os dois</p><p>limiares, a saída</p><p>retém o valor anterior até a entrada</p><p>se alterar suficientemente para mudar o estado do</p><p>Trigger.</p><p>A ação entre os dois limiares é chamada de</p><p>histerese. O benefício de um disparador Schmitt</p><p>sobre um circuito com somente um ponto limiar de</p><p>entrada é uma estabilidade maior (imunidade ao</p><p>ruído). Com somente um ponto de limiar de entrada,</p><p>um sinal ruidoso operando próximo a esse ponto,</p><p>poderia fazer com que a saída ficasse comutando</p><p>rapidamente, acima e abaixo do ruído, sozinha. Um</p><p>sinal de entrada ruidoso no Schmitt Trigger perto de</p><p>um ponto limiar (threshold) poderia causar somente</p><p>uma mudança no valor de saída, depois do qual</p><p>teria que ultrapassar o outro limiar para causar uma</p><p>nova mudança na saída.</p><p>Na figura 23, podemos ver o circuito elétrico deste</p><p>multivibrador biestável muito interessante.</p><p>O circuito, mostra que temos o resistor R2 em série</p><p>com o diodo zener ZD1, que terá como objetivo</p><p>gerar uma tensão de referência estável para o</p><p>emissor do transistor T1. Podemos ver também que</p><p>do lado esquerdo do circuito, temos um</p><p>potenciômetro P1, que representará a entrada do</p><p>multivibrador (schmitt trigger) e que poderá variar a</p><p>tensão de zero volt à +5V.</p><p>Vemos também uma realimentação do coletor de T2</p><p>para a base de T1 feita por R3. Os valores de R3,</p><p>bem como de R4, são muito importantes para o bom</p><p>funcionamento do circuito. Esta realimentação feita</p><p>por R3, será positiva, pois caso a tensão de coletor</p><p>de T2 esteja com zero volt, irá levar a base de T1 a</p><p>um potencial mais baixo, tendendo a polarizar mais</p><p>T1 e como ele também polariza a base de T2 (via</p><p>coletor) teremos um incremento de polarização,</p><p>IN</p><p>OUT</p><p>+5V</p><p>+5V</p><p>0V</p><p>0V</p><p>F/F</p><p>T</p><p>+B</p><p>Q</p><p>_</p><p>Q</p><p>IN</p><p>OUT</p><p>R1</p><p>1k</p><p>R2</p><p>1k</p><p>R5</p><p>10k</p><p>R6</p><p>47k</p><p>T2</p><p>BC548</p><p>S</p><p>+5V</p><p>+5V</p><p>+5VSCHMITT TRIGGER</p><p>SAÍDA</p><p>T1</p><p>ZD1</p><p>3,3V</p><p>R3 47k</p><p>R4 22k</p><p>P1</p><p>1k</p><p>figura 21</p><p>figura 22</p><p>figura 23</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>88 ELETRÔNICAAMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>assim chamada de positiva.</p><p>Para analisar o circuito, vamos considerar o</p><p>potenciômetro P1 na posição central, que gerará</p><p>uma tensão de referência de entrada de 2,5V.</p><p>Também vamos considerar que o transistor T2</p><p>esteja cortado, com uma tensão de coletor de +5V.</p><p>Desta forma, teremos as tensões apresentadas na</p><p>figura 24. Apesar disso, ao ligarmos o circuito, os</p><p>dois transistores estarão polarizados (saída 0V).</p><p>Com a tensão de +5V no coletor de T2 e a tensão de</p><p>2,5V no cursor do potenciômetro P1, forma-se um</p><p>divisor de tensão entre R3 (47k) e R4 (22k), onde</p><p>teremos 5V de um lado e 2,5V de outro, ou seja,</p><p>uma queda de tensão sobre os dois de 2,5V. Como</p><p>R3 é 2,1 vezes maior que R4, a tensão de 2,5V será</p><p>dividida pela proporção de 3,1x, resultando em 0,8V</p><p>de queda sobre R4 e 1,7V de queda sobre R3.</p><p>Assim, a base de T1 ficará com uma tensão de 3,3V</p><p>(veja a figura). Como temos no emissor do transistor</p><p>a mesma tensão (3,3V dada pelo zener), este</p><p>transistor estará completamente cortado,</p><p>resultando em seu coletor, uma tensão de zero volt,</p><p>o mesmo da base de T2. Com isto, T2 manter-se-a</p><p>cortado e em seu coletor, haverá +5V.</p><p>Para mudar o estado do Schmitt Trigger, deveremos</p><p>deslocar o cursor do potenciômetro para baixo, para</p><p>abaixar não somente a tensão deste cursor, mas</p><p>também a tensão de base de T1. Sabendo que o</p><p>emissor de T1 possui uma tensão fixa de 3,3V, a</p><p>tensão de base de T1 deveria cair até chegar a 2,7V</p><p>(0,6V a menos que o emissor), para produzir a</p><p>polarização deste transistor.</p><p>Devemos agora fazer um cálculo relativamente</p><p>simples, para determinar qual deveria ser a tensão</p><p>do cursor do potenciômetro, para que</p><p>colocássemos na base a tensão de 2,7V. Sabendo</p><p>que a proporção da queda de tensão sobre R3 é de</p><p>2,1x e que se tivéssemos na base uma tensão de</p><p>2,7V, haveria uma queda neste resistor de 2,3V (5V</p><p>do coletor de T2 menos 2,7V da base de T1). Agora,</p><p>dividindo esta tensão de 2,3V por 2,1x, teríamos</p><p>uma queda sobre R4 de 1,1V. Desta forma, com</p><p>2,7V na base de T1, subtraindo 1,1V, teríamos a</p><p>tensão de 1,6V no cursor de P1, que seria a tensão</p><p>para mudar o estado do multivibrador (figura 25).</p><p>Esta tensão de limiar mais baixo ou threshold,</p><p>vamos chamar de Nível Inferior de Disparo, ou</p><p>simplesmente NID.</p><p>Assim, quando a tensão do cursor de P1 atingir a</p><p>tensão de 1,6V, o estado do multivibrador alterará</p><p>para as tensões mostrada na figura 26.</p><p>Com a polarização da base de T1, a tensão de seu</p><p>coletor subirá, polarizando a base do transistor T2 e</p><p>com isso, sua tensão de coletor cairá para zero volt.</p><p>Agora, o resistor R3, com seu lado direito em zero</p><p>volt, irá produzir grande polarização para a base e</p><p>emissor de T1 (apesar da base não cair abaixo de</p><p>2,7V - devido à tensão estabilizada no emissor), e</p><p>este transistor ficará saturado (coletor com 3,3V).</p><p>Agora, se voltarmos novamente a tensão do cursor</p><p>de P1 para 2,5V, o transistor T1 manter-se-á</p><p>saturado, via R3 (veja a figura 27).</p><p>Agora, poderemos calcular qual deveria ser a</p><p>tensão no cursor do potenciômetro P1, para que</p><p>novamente haja a mudança do estado da saída do</p><p>Schmitt Trigger.</p><p>Temos agora, uma queda de tensão de 2,7V sobre o</p><p>resistor R3 (de base de T1 ao coletor de T2). Como</p><p>a proporção de R3, continua sendo 2,1 vezes maior</p><p>R1</p><p>1k</p><p>R2</p><p>1k</p><p>R5</p><p>10k</p><p>R6</p><p>47k</p><p>T2</p><p>BC548</p><p>S</p><p>+5V</p><p>+5V</p><p>+5V</p><p>SAÍDA</p><p>T1</p><p>ZD1</p><p>3,3V</p><p>R3 47k</p><p>R4 22k</p><p>P1</p><p>1k</p><p>1,6V</p><p>0V</p><p>2,7V</p><p>3,3V</p><p>0V</p><p>5V</p><p>R1</p><p>1k</p><p>R2</p><p>1k</p><p>R5</p><p>10k</p><p>R6</p><p>47k</p><p>T2</p><p>BC548</p><p>S</p><p>+5V</p><p>+5V</p><p>+5V</p><p>SAÍDA</p><p>T1</p><p>ZD1</p><p>3,3V</p><p>R3 47k</p><p>R4 22k</p><p>P1</p><p>1k</p><p>1,6V</p><p>3,3V</p><p>2,7V</p><p>3,3V</p><p>0,6V</p><p>0V</p><p>R1</p><p>1k</p><p>R2</p><p>1k</p><p>R5</p><p>10k</p><p>R6</p><p>47k</p><p>T2</p><p>BC548</p><p>S</p><p>+5V</p><p>+5V</p><p>+5V</p><p>SAÍDA</p><p>T1</p><p>ZD1</p><p>3,3V</p><p>R3 47k</p><p>R4 22k</p><p>P1</p><p>1k</p><p>2,5V</p><p>0V</p><p>3,3V</p><p>3,3V</p><p>0V</p><p>5V</p><p>figura 24</p><p>figura 25</p><p>figura 26</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>89ELETRÔNICA AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>que R4, devemos dividir esta tensão por 2,1x que</p><p>resultará em 1,3V, que deverá ser a queda de</p><p>tensão sobre R4. Como do lado direito de R4 (base</p><p>de T1) há uma tensão de 2,7V, somada à tensão de</p><p>1,3V, resultará em 4V, que será o Nível Superior de</p><p>Disparo ou simplesmente NSD.</p><p>Assim, como mostra a figura 28, podemos dizer que</p><p>quando a tensão no cursor de P1 chegar a 4V,</p><p>disparará o processo de mudança na saída do</p><p>circuito.</p><p>Na figura 29, podemos ver o circuito já após a</p><p>mudança de estado, onde o transistor T1 acaba</p><p>sendo despolarizado, resultando em zero volt em</p><p>seu coletor e também despolarizando o transistor</p><p>T2, ficando sua base com zero volt e seu coletor</p><p>com 5V. Agora, teremos +5V no coletor de T2 e +4V</p><p>no cursor de P1, que resultará em uma queda de</p><p>tensão de 0,3V sobre R4, deixando a base de T1</p><p>com 4,3V, ou seja, totalmente despolarizado.</p><p>A AMPLIFICAÇÃO DE DADOS DIGITAIS</p><p>O circuito Schmitt Trigger, será fundamental para a</p><p>amplificação de sinais digitais, que sofrem</p><p>incidência de ruídos durante seu processamento. A</p><p>figura 30, mostra o sinal “U” que poderá gerar um</p><p>sinal como em “A”, quando passa por um</p><p>comparador de tensão, ou ainda o sinal “B”, quando</p><p>passar pelo disparador Schmitt.</p><p>Nos comparadores convencionais de tensão, há um</p><p>Nível Fixo de Disparo (NFD), uma tensão pré-</p><p>definida, que quando atingida, muda a saída do</p><p>comparador para nível alto (quando a variação de</p><p>entrada está subindo) ou nível baixo (quando a</p><p>variação de entrada está descendo).</p><p>A figura, mostra que a tensão no sinal U está baixa,</p><p>deixando a tensão de saída do operacional também</p><p>baixa. Quando a tensão ultrapassa o limiar</p><p>chamado de Nível Fixo de Disparo, haverá a</p><p>mudança da saída do comparador, indo para nível</p><p>alto. Quando a tensão começa a cair (forma de onda</p><p>A), novamente cruzará o limiar do NFD e a saída do</p><p>operacional será levada para zero volt. Apesar de</p><p>aparentemente funcionar bem, o sinal na entrada,</p><p>poderá trazer ruídos, como mostra o final da forma</p><p>de onda U, necessitando a utilização de Nível</p><p>Superior de Disparo e Nível Inferior de Disparo, para</p><p>que ruídos entre os dois níveis possam ser</p><p>ignorados, não gerando variações na saída do</p><p>disparador Schmitt.</p><p>Assim,</p><p>a forma de onda “B”, mostra uma forma de</p><p>onda sem duas variações finais para nível baixo,</p><p>variações estas provocadas por ruídos presentes</p><p>na forma de onda “U”, que acabam não passando</p><p>para a forma de onda “B” (saída do Schmitt).</p><p>R1</p><p>1k</p><p>R2</p><p>1k</p><p>R5</p><p>10k</p><p>R6</p><p>47k</p><p>T2</p><p>BC548</p><p>S</p><p>+5V</p><p>+5V</p><p>+5V</p><p>SAÍDA</p><p>T1</p><p>ZD1</p><p>3,3V</p><p>R3 47k</p><p>R4 22k</p><p>P1</p><p>1k</p><p>2,5V</p><p>3,3V</p><p>2,7V</p><p>3,3V</p><p>0,6V</p><p>0V</p><p>R1</p><p>1k</p><p>R2</p><p>1k</p><p>R5</p><p>10k</p><p>R6</p><p>47k</p><p>T2</p><p>BC548</p><p>S</p><p>+5V</p><p>+5V</p><p>+5V</p><p>SAÍDA</p><p>T1</p><p>ZD1</p><p>3,3V</p><p>R3 47k</p><p>R4 22k</p><p>P1</p><p>1k</p><p>4V</p><p>3,3V</p><p>2,7V</p><p>3,3V</p><p>0,6V</p><p>0V</p><p>R1</p><p>1k</p><p>R2</p><p>1k</p><p>R5</p><p>10k</p><p>R6</p><p>47k</p><p>T2</p><p>BC548</p><p>S</p><p>+5V</p><p>+5V</p><p>+5V</p><p>SAÍDA</p><p>T1</p><p>ZD1</p><p>3,3V</p><p>R3 47k</p><p>R4 22k</p><p>P1</p><p>1k</p><p>4V</p><p>0V</p><p>4,3V</p><p>3,3V</p><p>0V</p><p>5V</p><p>NSD</p><p>NFD</p><p>NID</p><p>sinal normal</p><p>variações</p><p>provocadas</p><p>pelos ruídos</p><p>ruídos</p><p>figura 27</p><p>figura 28</p><p>figura 29</p><p>figura 30</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>90 ELETRÔNICAAMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>O SCHMITT TRIGGER COM AJUSTE DE LIMIAR</p><p>(THRESHOLD)</p><p>A figura 31, mostra agora um Schmitt Trigger com um</p><p>ajuste de nível de limiar ou THRESHOLD, que permite</p><p>abrir ou fechar o nível entre os pontos NSD e NID.</p><p>Se ajustarmos P2 para a mínima resistência, teremos R3</p><p>em série com R4, sendo necessária uma grande</p><p>variação na tensão de entrada (P1) para que consigamos</p><p>fazer a alteração na tensão da saída do Schmitt Trigger.</p><p>Caso façamos as contas, teremos que chegar a uma</p><p>tensão de 0,6V na entrada (NID), para que haja a</p><p>alteração na tensão de saída. Movendo agora o cursor</p><p>para cima, devemos ajustá-lo até chegar á tensão de</p><p>4,5V na entrada (NSD para que se consiga novamente</p><p>alterar a tensão da saída.</p><p>Colocando agora o cursor de P2 para a máxima</p><p>resistência, deverá haver uma tensão de somente 0,2V</p><p>para cima ou para baixo, considerando a tensão de</p><p>referência de 2,7V (tensão para o corte ou saturação de</p><p>T1).</p><p>CIRCUITO PRÁTICO PARA ACIONAMENTO DE</p><p>CARGAS COM SCHMITT TRIGGER</p><p>Na figura 32, podemos ver um circuito completo, para</p><p>acionamento de cargas, funcionando com o disparador</p><p>Schmitt.</p><p>Para acionamento de cargas, podemos utilizar o resistor</p><p>R1, com a tensão do coletor de T2 variando entre 0V e</p><p>12V, ou então, retirar o resistor R1 colocando em seu</p><p>lugar o relé e o diodo (proteção contra tensão reversa),</p><p>possibilitando o acionamento de carga que se ligam</p><p>diretamente à rede elétrica de 110Vac ou 220Vac.</p><p>O funcionamento do Schmitt Trigger se dará como nas</p><p>explicações anteriores, sendo que agora a tensão de</p><p>alimentação será de 12V (devido ao acionamento da</p><p>bobina do relé).</p><p>Além disso, podemos ver que há o conjunto formado por</p><p>T3, Rx e Ry, que casará a baixa impedância da entrada</p><p>do Schmitt Trigger, para a alta impedância de</p><p>componentes de acionamento, que poderão ser LDR´s,</p><p>PTC´s, NTC´s, foto-diodos, etc.</p><p>O controle de limiar ou THRESHOLD é fundamental para</p><p>controlar o tempo de acionamento e desligamento,</p><p>principalmente para controle de temperatura de estufas.</p><p>O biestável schmitt trigger pode ser usado para centenas</p><p>de funções, entre elas na entrada de circuitos digitais,</p><p>onde devemos ter sinais com apenas dois níveis de</p><p>tensão; ou em circuitos de controle onde ele será usado</p><p>para disparar motores, sensores, lâmpadas, etc.,</p><p>monitorado pelo nível de tensão ou estado de algum</p><p>mecanismo.</p><p>Finalizando, o schmitt trigger é simbolizado por um</p><p>retângulo com uma inscrição interna que lembra seu</p><p>disparo, como mostra a figura 33.</p><p>R1</p><p>1k</p><p>R2</p><p>1k</p><p>R5</p><p>10k</p><p>R6</p><p>47k</p><p>T2</p><p>BC548</p><p>S</p><p>+5V</p><p>+5V</p><p>+5V</p><p>SAÍDA</p><p>T1</p><p>ZD1</p><p>3,3V</p><p>R3 33k</p><p>P2 220k</p><p>R4 22k</p><p>P1</p><p>1k</p><p>3,3V</p><p>ajuste</p><p>de limiar</p><p>threshold</p><p>R1</p><p>1k</p><p>R2</p><p>1k</p><p>R5</p><p>10k</p><p>R7</p><p>470Ry</p><p>120k</p><p>Rx</p><p>100k</p><p>R6</p><p>47k</p><p>T2</p><p>BC548</p><p>+12V +12V+12V</p><p>T1</p><p>BC558</p><p>ZD1</p><p>6,2V</p><p>R3 33k</p><p>P2 220k</p><p>R4 22k</p><p>6,2V</p><p>ajuste</p><p>de limiar</p><p>threshold</p><p>D2</p><p>1N4002</p><p>C2</p><p>10uF</p><p>-t</p><p>-t</p><p>LDR NTC</p><p>PTCfoto</p><p>diodo</p><p>T3</p><p>BC548</p><p>+B</p><p>IN</p><p>OUT</p><p>S</p><p>figura 31</p><p>figura 33</p><p>figura 32</p><p>Atenção: após a leitura e/ou estudo detalhado desta aula, parta para a feitura dos</p><p>blocos de exercícios M3-29 à M3-32. Não prossiga para a aula seguinte sem ter</p><p>certeza que seu resultado nos blocos é acima de 85%. Lembre-se que o verdadeiro</p><p>aprendizado, com retenção das informações desta aula, somente será alcançado com</p><p>todos os exercícios muito bem feitos. Portanto, tenha paciência pois será no dia-a-dia</p><p>da feitura dos blocos alcançará um excelente nível em eletrônica.</p><p>COMUNICAÇÃO E TELECOMUNICAÇÕES</p><p>O homem sempre esteve interessado na melhoria</p><p>das telecomunicações em nosso planeta, visando</p><p>torná-lo uma grande aldeia global, onde todos os</p><p>povos por mais distantes que estejam, recebam</p><p>informações das mais diversas e no menor intervalo</p><p>de tempo possível.</p><p>Telecomunicações na tradução</p><p>mais simples é comunicação a</p><p>distância; é a transmissão,</p><p>emissão ou recepção, por fio,</p><p>radioeletricidade, meios ópticos</p><p>ou qualquer outro processo</p><p>eletromagnético, de símbolos,</p><p>caracteres, sinais, escritos,</p><p>imagens, sons ou informações</p><p>d e q u a l q u e r n a t u r e z a ,</p><p>envolvendo a terra em uma série</p><p>de processos (ver figura 1).</p><p>Comunicação é o processo pelo</p><p>qual uma informação gerada em</p><p>um ponto no espaço e no tempo</p><p>chamado fonte é transferida a</p><p>outro ponto no espaço e no</p><p>tempo chamado dest ino.</p><p>Telecomunicação, é uma forma</p><p>de estender o alcance normal da</p><p>comunicação (tele em grego</p><p>significa "ar") e a palavra</p><p>comunicação deriva do latim</p><p>communicare, que significa "tornar comum",</p><p>"partilhar", "conferenciar". Quando o destino da</p><p>informação está próximo da fonte, a transmissão é</p><p>direta e imediata, tal como se processa a</p><p>conversação entre duas pessoas num mesmo</p><p>ambiente. Quando a</p><p>distância entre elas</p><p>aumenta, no entanto, o</p><p>p r o c e s s o d e</p><p>comunicação direta se</p><p>torna mais difícil. Há</p><p>então a necessidade de</p><p>u m s i s t e m a d e</p><p>telecomunicação - um</p><p>conjunto de meios e</p><p>dispositivos que permita</p><p>a fonte e destino se comunicarem a distância.</p><p>As telecomunicações podem ser feitas em sua</p><p>forma mais simples, através de uma conversa via</p><p>linha telefônica, ou em uma forma mais complexa</p><p>através de sons e imagens. Podemos nos</p><p>comunicar através de dados que são sinais digitais,</p><p>interpretados por computadores que por sua vez</p><p>geram caracteres, sons ou imagens.</p><p>A comunicação humana é um</p><p>processo que envolve a troca de</p><p>informações, e uti l iza os</p><p>sistemas simbólicos como</p><p>suporte para este fim. Estão</p><p>envolvidos neste processo uma</p><p>infinidade de maneiras de se</p><p>comunicar: duas pessoas tendo</p><p>uma conversa face a face, ou</p><p>através de gestos com as mãos,</p><p>mensagens enviadas utilizando</p><p>a r e d e g l o b a l d e</p><p>telecomunicações, a fala, a</p><p>escrita que permitem interagir</p><p>com as outras pessoas e efetuar</p><p>a l g u m t i p o d e t r o c a</p><p>informacional. No processo de</p><p>comunicação em que está</p><p>envolvido algum tipo de aparato</p><p>técnico que intermedia os</p><p>locutores, diz-se que há uma</p><p>comunicação mediada. O</p><p>estudo da Comunicação é</p><p>amplo e sua aplicação é ainda maior. Para a</p><p>Semiótica, o ato de comunicar é a materialização do</p><p>pensamento/ sentimento em signos conhecidos</p><p>pelas partes envolvidas. Estes símbolos são então</p><p>transmitidos e reinterpretadas pelo receptor. Hoje, é</p><p>interessante pensar também em novos processos</p><p>de comunicação, que englobam as redes</p><p>colaborativas e os sistemas híbridos, que</p><p>combinam comunicação</p><p>de massa e comunicação</p><p>pessoal e comunicação</p><p>h o r i z o n t a l ( f o n t e :</p><p>wikipedia).</p><p>O som é a propagação de</p><p>u m a f r e n t e d e</p><p>compressão mecânica ou</p><p>91ELETRÔNICA AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>AULA</p><p>9</p><p>ONDAS ELETROMAGNÉTICAS</p><p>E SISTEMAS DE TRANSMISSÃO</p><p>Comunicação e Telecomunicações</p><p>Sistemas de portadora - Faixas de transmissão</p><p>Propagação: terrestres, espaciais e diretas</p><p>Ondas Longas - Ondas Médias e Ondas Curtas</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>92 ELETRÔNICAAMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>Código Morse, idealizado em 1832figura 3</p><p>figura 4</p><p>figura 5 - Heinrich Rudolf Hertz</p><p>onda mecânica; esta onda se propaga de forma</p><p>circuncêntrica, apenas em meios materiais - que</p><p>na base</p><p>sobe, criando maior corrente entre base e emissor,</p><p>a resistência interna coletor-emissor diminuirá e</p><p>assim a tensão de coletor cairá (fig 6). Devemos</p><p>lembrar que o ganho em corrente dependerá do</p><p>ganho do transistor chamado de Beta (b) que será a</p><p>multiplicação da corrente base-emissor por um</p><p>valor que resultará na corrente de coletor-emissor;</p><p>já o ganho em tensão dependerá da relação de</p><p>valores entre os resistores de coletor (R1) e do</p><p>resistor de emissor (R2). Quanto menor o valor do</p><p>resistor de emissor em relação ao de coletor, maior</p><p>será o ganho de tensão do coletor em relação à</p><p>base.</p><p>Detalhes da amplificação de um sinal: podemos</p><p>ver que de acordo com os resistores de base do</p><p>transistor, teremos uma tensão de base de 1,1V.</p><p>Uma pequena corrente fluirá via base e emissor do</p><p>transistor, gerando polarização para ele, ficando o</p><p>coletor com uma resistência pouco maior que o</p><p>valor do resistor de coletor (1k). Assim, dizemos que</p><p>a tensão de coletor ficará em torno de 7V.</p><p>Note que há um capacitor trazendo um “sinal” para a</p><p>base do transistor; sinal este, que nada mais é do</p><p>que uma variação de tensão. Esta variação irá partir</p><p>da tensão média da base que é de 1,1V indo até</p><p>1,5V e após, novamente caindo para 1,1V. Após,</p><p>aparecerá o semiciclo negativo do sinal que de 1,1V</p><p>cai até 0,7V (sinal com 0,8Vpp).</p><p>Quando a tensão de base está passando de 1,1V</p><p>para 1,5V, há um aumento de tensão na base, o que</p><p>produzirá um aumento da corrente entre base-</p><p>emissor do transistor, produzindo maior corrente</p><p>coletor-emissor (diminuindo a resistência coletor-</p><p>emissor). Com a diminuição da resistência, haverá</p><p>maior queda de tensão em R2, que passa de 0,5V</p><p>que estava anteriormente (0,6V a menos que a</p><p>base), para uma tensão de 0,9V (base está com</p><p>1,5V). Com a queda de 0,9V sobre R2, sendo ele de</p><p>100 ohms, devemos ter 10 vezes mais queda de</p><p>tensão em R1, que apresenta o valor de 1k, caindo a</p><p>tensão para 3V - a tensão de emissor subiu 0,4V e</p><p>proporcionalmente a tensão de coletor caiu 4V.</p><p>Quando a tensão de base está passando de 1,1V</p><p>para 0,7V, há uma diminuição da tensão na base, o</p><p>que produzirá uma diminuição da corrente entre</p><p>base-emissor do transistor, produzindo menor</p><p>corrente coletor-emissor (aumentando a resistência</p><p>coletor-emissor). Com o aumento da resistência,</p><p>haverá menor queda de tensão em R2, que passa</p><p>de 0,5V que estava anteriormente (0,6V a menos</p><p>que a base), para uma tensão de 0,1V (base está</p><p>com 0,7V). Com a queda de 0,1V sobre R2, sendo</p><p>ele de 100 ohms, devemos ter 10 vezes mais queda</p><p>de tensão em R1, que apresenta o valor de 1k,</p><p>subindo a tensão para 11V (1V de queda sobre R1) -</p><p>a tensão de emissor caiu 0,4V e proporcionalmente</p><p>a tensão de coletor subiu 4V, passando de 7V para</p><p>11V.</p><p>Esta configuração é a mais usada para</p><p>amplificadores classe A.</p><p>Podemos também ter configuração de emissor</p><p>comum para transistores PNP com as mesmas</p><p>características do NPN, como podemos ver na</p><p>figura 7. Note que se a tensão na base cai, aumenta</p><p>a corrente de emissor-base e com isso, aumenta</p><p>+12V+12V</p><p>R1</p><p>1kW</p><p>R2</p><p>100W</p><p>R3</p><p>10kW</p><p>R4</p><p>1kW</p><p>Q1</p><p>+11V</p><p>+7V</p><p>+3V</p><p>+1,5V</p><p>+1,1V</p><p>+0,7V</p><p>IN</p><p>OUT</p><p>CONFIGURAÇÃO</p><p>EMISSOR COMUM</p><p>PARA TRANSISTOR NPN</p><p>+12V+12V</p><p>R1</p><p>1kW</p><p>R2</p><p>100W</p><p>R3</p><p>10kW</p><p>R4</p><p>1 kW</p><p>Q2</p><p>+9V</p><p>+5V</p><p>+1V</p><p>+11,3V</p><p>+10,9V</p><p>+10,5V</p><p>IN</p><p>OUT</p><p>CONFIGURAÇÃO</p><p>EMISSOR COMUM</p><p>PARA TRANSISTOR PNP</p><p>figura 7</p><p>figura 6</p><p>também a corrente emissor-coletor (diminui a</p><p>resistência interna do transistor), fazendo com que</p><p>a tensão de coletor suba.</p><p>As tensões normais deste amplificador classe A</p><p>com transistor PNP, apresenta o emissor com</p><p>11,5V; base com 10,9V e coletor com 5V. Quando a</p><p>tensão de base está passando de 10,9V para 11,3V,</p><p>há um aumento de tensão na base, o que produzirá</p><p>uma diminuição da corrente entre emissor-base do</p><p>transistor, produzindo menor corrente coletor-</p><p>emissor (aumentando a resistência emissor-</p><p>coletor). Com o aumento da resistência, haverá</p><p>menor queda de tensão em R2, que passa de 11,5V</p><p>que estava anteriormente (0,6V a mais que a base),</p><p>para uma tensão de 11,9V (base está com 11,3V).</p><p>Com a queda de 0,1 V sobre R2, sendo ele de 100</p><p>ohms, devemos ter 10 vezes mais queda de tensão</p><p>em R1, que apresenta o valor de 1k, caindo a</p><p>tensão para 1V - a tensão de emissor subiu 0,4V e</p><p>proporcionalmente a tensão de coletor caiu 4V.</p><p>Quando a tensão de base está passando de 10,9V</p><p>para 10,5V, há uma diminuição nesta, o que</p><p>produzirá um aumento da corrente entre emissor-</p><p>base do transistor, produzindo maior corrente</p><p>emissor-coletor (diminuindo a resistência coletor-</p><p>emissor). Com a diminuição desta resistência,</p><p>haverá maior queda de tensão em R2, que passa de</p><p>11,5V que estava anteriormente (0,6V a mais que a</p><p>base), para uma tensão de 11,1 V (base está com</p><p>10,5V). Com a queda de 0,9V sobre R2, sendo ele</p><p>de 100W, devemos ter 10 vezes mais queda de</p><p>tensão em R1, que apresenta o valor de 1 k,</p><p>subindo a tensão para 9V (9V de queda sobre R1) -</p><p>a tensão de emissor caiu 0,4V e proporcionalmente</p><p>a tensão de coletor subiu 4V, passando de 5V para</p><p>9V.</p><p>COLETOR COMUM</p><p>Nesta configuração, que pode ser vista na figura 8,</p><p>podemos observar que o sinal está "entrando" na</p><p>base e saindo pelo emissor do transistor, ficando o</p><p>coletor sem uso para o sinal (está ligado</p><p>diretamente à alimentação), sendo ele apenas</p><p>utilizado como ponto comum entre a entrada e</p><p>saída.</p><p>O sinal aplicado na base será amplificado no</p><p>emissor apenas em corrente, já que a tensão do</p><p>emissor está "amarrada" à tensão da base em 0,6V</p><p>(devido a polarização da junção); isso quer dizer</p><p>que o sinal do emissor terá a mesma amplitude do</p><p>sinal da base, sendo a única diferença que o nível</p><p>DC do sinal da base terá 0,6V acima do nível DC do</p><p>sinal do emissor, quando o transistor for NPN .</p><p>Quando o transistor for PNP a tensão de base ficará</p><p>com 0,6V abaixo do emissor. Devido a essa</p><p>característica de amplificar apenas em corrente e</p><p>mantendo o mesmo sinal, esta configuração</p><p>passou a ser conhecida como BUFFER, que em</p><p>inglês significa reforço (reforço em corrente).</p><p>Esta configuração é muito usada quando queremos</p><p>aplicar o sinal presente na base a uma série de</p><p>outros circuitos, sendo que cada um será uma</p><p>carga e exigirá uma determinada corrente. Na</p><p>figura 8, podemos ver que o resistor de emissor</p><p>será de 200 ohms, gerando uma corrente média de</p><p>24mA, isto porque em média a resistência entre</p><p>coletor-emissor será de 300W aproximadamente.</p><p>Assim, a variação de tensão da base, ocorrerá com</p><p>a mesma fase no emissor (com 0,6V a menos), ou</p><p>seja, caso a tensão da base suba, haverá maior</p><p>polarização do transistor, diminuindo sua</p><p>resistência de coletor-emissor (< que 300W)</p><p>elevando a tensão de emissor (subiu na base, subiu</p><p>no emissor = mesma fase).</p><p>Podemos ter a configuração coletor comum para</p><p>transistores PNP, como mostra a figura 9. Podemos</p><p>dizer que a variação da base será igual à variação</p><p>de emissor, somente considerando que o emissor</p><p>terá em média 0,6V a mais que a base. Enquanto</p><p>temos na base uma tensão média de 6,6V, no</p><p>emissor teremos uma tensão média de 7,2V. Com</p><p>isso, uma elevação na tensão da base produzirá</p><p>uma elevação na tensão de emissor e quando a</p><p>base cair, também cairá a tensão de emissor.</p><p>BASE COMUM</p><p>Nesta configuração, que pode ser vista na figura 10,</p><p>podemos observar que o sinal está "entrando" no</p><p>emissor e está sendo "retirado" no coletor do</p><p>9ELETRÔNICA AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>+12V+12V</p><p>R2</p><p>200W</p><p>R3</p><p>10kW</p><p>R4</p><p>8,2kW</p><p>Q1</p><p>+6,4V</p><p>+4,8V</p><p>+3,2V</p><p>+7V</p><p>+5,4V</p><p>+3,8V</p><p>IN</p><p>OUT</p><p>CONFIGURAÇÃO</p><p>COLETOR COMUM</p><p>PARA TRANSISTOR NPN</p><p>5,4V</p><p>+12V+12V</p><p>R2</p><p>200W</p><p>R3</p><p>10kW</p><p>R4</p><p>8,2kW</p><p>Q2</p><p>+8,8V</p><p>+7,2V</p><p>+5,6V</p><p>+8,2V</p><p>+6,6V</p><p>+5V</p><p>IN</p><p>OUT</p><p>CONFIGURAÇÃO</p><p>COLETOR COMUM</p><p>PARA TRANSISTOR PNP</p><p>figura 8</p><p>figura 9</p><p>10 ELETRÔNICAAMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>transistor, ficando a base sem uso para o sinal, ou</p><p>seja base comum. O sinal aplicado</p><p>têm massa e elasticidade, como os sólidos, líquidos</p><p>ou gasosos. Os sons naturais são, na sua maior</p><p>parte, combinações de sinais, mas um som puro</p><p>monotônico, representado por uma senoide pura,</p><p>possui uma velocidade de oscilação ou frequência</p><p>que se mede em hertz (Hz) e uma amplitude ou</p><p>energia que se mede em decibéis. Os sons audíveis</p><p>pelo ouvido humano têm uma frequência entre 20</p><p>Hz e 20 kHz. Acima e abaixo desta faixa estão</p><p>ultrassom e infrassom, respectivamente. Seres</p><p>humanos e vários animais percebem sons com o</p><p>sentido da audição, com seus dois ouvidos, o que</p><p>permite saber a distância e posição da fonte sonora:</p><p>a chamada audição estereofônica. Muitos sons de</p><p>baixa frequência também podem ser sentidos por</p><p>outras partes do corpo e pesquisas revelam que</p><p>elefantes se comunicam através de infrassons.</p><p>Os sons são usados de várias maneiras, muito</p><p>especialmente para comunicação através da fala</p><p>ou, por exemplo, música. A percepção do som</p><p>também pode ser usada para adquirir informações</p><p>sobre o ambiente em propriedades como</p><p>características espaciais (forma, topografia) e</p><p>presença de outros animais ou objetos. Por</p><p>exemplo, morcegos, baleias e golfinhos usam a</p><p>ecolocalização para voar e nadar por entre</p><p>obstáculos e caçar suas presas. Navios e</p><p>submarinos usam o sonar; seres humanos recebem</p><p>e usam informações espaciais percebidas em sons.</p><p>TRANSMISSÃO DOS SONS</p><p>A partir dai, começaram a experiências voltadas a</p><p>transmissão dos sons. Partindo-se do princípio que</p><p>o som perceptível pelo ser humano, vibra em uma</p><p>frequência que varia de 20Hz a 20kHz, e que sua</p><p>propagação no ar é de 340 metros por segundo</p><p>(340m/s), podemos ver pela nossa própria</p><p>experiência, que transmiti-lo diretamente a grandes</p><p>distâncias seria impossível, devidos as inúmeras</p><p>limitações do meio. Devemos salientar que o som</p><p>pode vibrar praticamente em qualquer frequência</p><p>entre 0 e 1MHz por exemplo, mas o ouvido humano</p><p>só pode perceber as variações de frequência que</p><p>vão de 20Hz a 20kHz, por isso sempre afirmamos</p><p>que o som varia nesta faixa de frequência.</p><p>As primeiras tentativas de se transmitir o som a</p><p>grandes distâncias, foi conseguida por F. B. Morse</p><p>em 1832, através de seu invento, o telégrafo com</p><p>fio, que baseava-se em transmissão de impulsos</p><p>elétricos longos ou curtos que iriam caracterizar</p><p>letras e números, como mostramos na figura 3.</p><p>Alexandre Graham Bell, 43 anos depois, em 1875,</p><p>inventava o telefone</p><p>(figura 4), esses dois</p><p>s i s t e m a s a i n d a</p><p>a p r e s e n t a v a m</p><p>limitações devido a</p><p>terem o fio como meio de</p><p>t r anspo r te . Mesmo</p><p>assim, eles tiveram</p><p>grande aceitação e</p><p>reconhecimento. Porém,</p><p>o homem ainda não se</p><p>dava por satisfeito, e</p><p>graças a isso, é que em</p><p>1895 surgia o primeiro</p><p>telégrafo sem fio, um invento que partiu da</p><p>descober ta da propagação das ondas</p><p>eletromagnéticas feita por Heinrich Rudolf Hertz,</p><p>em 1888 (figura 5).</p><p>Essas ondas são classificadas pela sua frequência,</p><p>a qual é dada em Hertz (Hz), em homenagem a seu</p><p>descobridor. Elas são formadas a partir de sinais</p><p>senoidais de alta frequência, aplicados a um</p><p>condutor, resultando com isso na sua propagação</p><p>pelo espaço na velocidade da luz, que é de 300.000</p><p>8km por segundo (3x10 m/s). Elas também possuem</p><p>um certo comprimento (l), o qual é determinado pela</p><p>quociente da velocidade da luz (c) pela frequência</p><p>(f), a qual ele esta submetida, conforme a fórmula a</p><p>seguir:</p><p>93ELETRÔNICA AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>Onde:</p><p>l = comprimento de onda dado em metros</p><p>8C = velocidade da luz no ar (3x10 m/s)</p><p>f = frequência da onda transmitida em Hz</p><p>Se tentássemos transmitir “eletromagneticamente”</p><p>o som (sinal de áudio AF), saberíamos que seu</p><p>comprimento de onda giraria em torno de 10 km, o</p><p>que tornaria impossível a construção de uma</p><p>antena correspondente a esse comprimento de</p><p>onda, além do fato de que a mesma sofreria um</p><p>grande atrito na transmissão, obrigando a aplicação</p><p>de grandes potências, e ainda com o grande</p><p>inconveniente de que teríamos apenas um</p><p>transmissor, já que todos nós falamos e ouvimos no</p><p>mesmo espectro de frequências.</p><p>A solução encontrada para resolver esse impasse,</p><p>foi a da utilização de um sinal de alta frequência,</p><p>chamadas de RADIOFREQUÊNCIA (RF), a qual se</p><p>portaria a levar o sinal de AUDIOFREQUÊNCIA</p><p>(AF) na transmissão eletromagnética, recebendo</p><p>por isso o nome de PORTADORA, como vemos na</p><p>figura 6.</p><p>Esse transporte é feito pela interferência da</p><p>AUDIOFREQUÊNCIA na AMPLITUDE ou na</p><p>FREQUÊNCIA central da PORTADORA. As</p><p>transmissões de sinais de rádio pela</p><p>associação de ÁUDIO com RF, só foram</p><p>possíveis de se realizar no ano de 1901, e</p><p>essa mistura passou a ser definida como</p><p>MODULAÇÃO, AM (em amplitude) e FM</p><p>(em frequência). Esses tipos de</p><p>modulação, onde o sinal de áudio interage</p><p>com frequências bem maiores, podem ser</p><p>vistos na figura 7.</p><p>Resumidamente podemos dizer que:</p><p>“MODULAÇÃO É UM PROCESSO QUE</p><p>CONSISTE EM SE ALTERAR UMA</p><p>C A R A C T E R Í S T I C A D A O N D A</p><p>PORTADORA, PROPORCIONAL-</p><p>MENTE AO SINAL MODULANTE”</p><p>Em telecomunicações, a modulação é a</p><p>modificação de um sinal eletromagnético</p><p>inicialmente gerado, antes de ser irradiado, de</p><p>forma que este transporte informação sobre uma</p><p>onda portadora.</p><p>Modulação é o processo no qual a informação a</p><p>transmitir numa comunicação é adicionada a ondas</p><p>eletromagnéticas. O transmissor adiciona a</p><p>informação numa onda básica de tal forma que</p><p>poderá ser recuperada no receptor através de um</p><p>processo reverso chamado demodulação.</p><p>A maioria dos sinais, da forma como são fornecidos</p><p>pelo transmissor, não podem ser enviados</p><p>diretamente através dos canais de transmissão.</p><p>Consequentemente, é necessário modificar esse</p><p>sinal através de uma onda eletromagnética</p><p>portadora, cujas propriedades são mais</p><p>convenientes aos meios de transmissão. A</p><p>modulação é a alteração sistemática de uma onda</p><p>portadora de acordo com a mensagem (sinal</p><p>modulante), e pode incluir também uma</p><p>codificação.</p><p>É interessante notar que muitas formas de</p><p>comunicação envolvem um processo de</p><p>modulação, como a fala por exemplo. Quando uma</p><p>pessoa fala, os movimentos da boca são realizados</p><p>a taxas de frequências baixas, na ordem dos 10</p><p>hertz, não podendo esta frequência produzir ondas</p><p>acústicas propagáveis. A transmissão da voz</p><p>através do ar é conseguida pela geração de tons</p><p>(ondas) portadores de alta frequência nas cordas</p><p>vocais, modulando estes tons com as ações</p><p>figura 6</p><p>Portadora de alta frequência</p><p>Sinal de áudio a ser transmitido</p><p>Modulação em amplitude (AM): o sinal de áudio</p><p>produziu variações na amplitude da portadora</p><p>Modulação em frequência (FM): o sinal de áudio pro-</p><p>duziu variações ou desvios na frequência da portadora</p><p>figura 7</p><p>musculares da cavidade bucal. O que o ouvido</p><p>interpreta como fala é, portanto, uma onda acústica</p><p>modulada, similar, em muitos aspectos, a uma onda</p><p>elétrica modulada.</p><p>O dispositivo que realiza a modulação é chamado</p><p>modulador.</p><p>Com respeito à portadora, podemos dizer que ele</p><p>poderá variar, não somente para levarmos vários</p><p>tipos de informação, mas para caracterizar o que</p><p>chamamos de seleção, pois no receptor podemos</p><p>SELECIONAR uma determinada faixa de</p><p>frequência e com isso separar a informação que nos</p><p>interessa. As frequências eletromagnéticas atuam</p><p>em uma faixa ampla, indo desde as ondas de rádio,</p><p>até os raios gama, como mostra a figura 8.</p><p>Nesta figura, podemos ver que do lado direito, as</p><p>portadoras começam com frequências mais baixas</p><p>iniciando com as ONDAS LONGAS, que quanto</p><p>menor a frequência maior será o comprimento da</p><p>onda (neste início temos ondas de 1000m). Após</p><p>vamos para as ondas médias, curtas, e uma grande</p><p>faixa até chegar às microondas (note que o</p><p>comprimento de onda vai diminuindo).</p><p>À medida que a frequência vai aumentando,</p><p>chegamos ao infravermelho, e logo depois às</p><p>frequências que tornam-se visíveis ao olho humano</p><p>(começando dos matizes vermelho, laranja,</p><p>amarelo, verde, turquesa</p><p>e azul. A partir deste</p><p>ponto, onde a luz não é mais visível ao olho</p><p>humano, chamamos de ultravioleta (frequência ou</p><p>raios emitidos pelo Sol e que prejudicam a pele</p><p>humana).</p><p>As frequências não param por aí, atingindo o que</p><p>chamamos de raios X e raios gama, que apesar de</p><p>serem altamente nocivos ao homem, podem ajudar</p><p>no campo da medicina.</p><p>Os raios X foram descobertos, em 1895, pelo físico</p><p>alemão Wilhelm Röntgen. Possuem frequência alta</p><p>e muita energia. São capazes de atravessar muitas</p><p>substâncias embora sejam detidos por outras,</p><p>principalmente pelo chumbo.</p><p>Esses raios são produzidos sempre que um feixe de</p><p>elétrons dotados de energia incidem sobre um</p><p>obstáculo material. A energia cinética do feixe</p><p>incidente é parcialmente transformada em energia</p><p>eletromagnética, dando origem aos raios X.</p><p>Os raios X são capazes de impressionar uma chapa</p><p>fotográfica e são muito utilizados em radiografias, já</p><p>que conseguem atravessar a pele e os músculos da</p><p>pessoa, mas são retidos pelos ossos. Isso pode ser</p><p>visto na figura 9.</p><p>Os raios X são também bastante utilizados no</p><p>tratamento de doenças como o câncer. Têm ainda</p><p>outras aplicações: na pesquisa da estrutura da</p><p>matéria, em Química, em Mineralogia e outros</p><p>ramos.</p><p>As ondas eletromagnéticas com frequência acima</p><p>da dos raios X recebe o nome de raios gama (g ).</p><p>Os raios gama são produzidos por desintegração</p><p>natural ou artificial de elementos radioativos, como</p><p>mostramos na figura 10.</p><p>Um material radioativo pode emitir raios gama</p><p>durante muito tempo, até atingir uma forma mais</p><p>estável. Raios gama de alta energia podem ser</p><p>observados também nos raios cósmicos que</p><p>atingem a alta atmosfera terrestre em grande</p><p>quantidade por segundo.</p><p>94 ELETRÔNICAAMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>figura 8</p><p>figura 9</p><p>figura 10</p><p>95ELETRÔNICA AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>Estes raios podem causar graves danos às células,</p><p>de modo que os cientistas que trabalham em</p><p>laboratório de radiação devem desenvolver</p><p>métodos especiais de detecção e proteção contra</p><p>doses excessivas desses raios.</p><p>A RADIOFREQUÊNCIA</p><p>Apesar de haverem tantas frequências em uma</p><p>gama de variação tão grande, vamos nos</p><p>concentrar naquela que chamamos de RÁDIO-</p><p>FREQUÊNCIA, e que são utilizadas para</p><p>transmissão de sinais de áudio, vídeo e dados.</p><p>Podemos observar no quadro da figura 11, um</p><p>grande espectro de frequências de ondas</p><p>eletromagnéticas, com as denominações pela suas</p><p>frequências, e pela classificação dada pelo seu</p><p>comprimento de onda.</p><p>A propagação das ondas de rádio no espaço,</p><p>depende principalmente da frequência de</p><p>transmissão, sendo que podemos especificar os</p><p>seus tipos, dividindo-as em três principais grupos de</p><p>transmissão: TERRESTRE, ESPACIAL E DIRETA.</p><p>a) ONDAS TERRESTRES OU DE SUPERFÍCIE:</p><p>estas ondas realizam uma espécie de afloramento</p><p>na superfície da terra, acompanhando seus</p><p>contornos, atingindo distâncias médias nos dias</p><p>secos e maiores distâncias nos dias úmidos, devido</p><p>a melhor condutividade do solo nesses dias. Porém</p><p>sua propagação também dependerá da potência do</p><p>transmissor.</p><p>Além do fator “curvatura”, as ondas terrestres</p><p>dependem das caracter ís t icas do so lo</p><p>(condutividade e relevo). Quanto maior a absorção,</p><p>pior é a condução. O mar, como já exposto, é um</p><p>excelente condutor. Há registros de transmissões</p><p>extremamente extensas quando a mesma é feita</p><p>pelo oceano.</p><p>São ondas que possuem baixas/médias</p><p>frequências (10 kHz até 3 MHz). Os campos</p><p>eletromagnéticos de frequências mais altas se</p><p>curvam apenas ligeiramente. Não o bastante para</p><p>proporcionar sinais capazes de atingir grandes</p><p>distâncias.</p><p>Ondas terrestres são emitidas, geralmente, por uma</p><p>antena vertical – do tipo mastro ou torre – assentada</p><p>sobre o solo.</p><p>DENOMINAÇÃO DAS ONDAS, PELAS SUAS FREQUÊNCIAS :</p><p>até 30 kHz - Frequências muito baixas - VLF (Very Low Frequency)</p><p>de 30kHz à 300kHz - Frequências baixas - LF (Low Frequency)</p><p>de 300kHz à 3MHz - Frequências médias - MF (Medium Frequency)</p><p>de 3MHz à 30MHz - Frequências altas - HF (High Frequency)</p><p>de 30MHz à 300MHz - Frequências muito altas - VHF (Very High Frequency)</p><p>de 300MHz à 3GHz - Frequências ultra-altas - UHF (Ultra High Frequency)</p><p>de 3GHz à 30GHz - Frequências super altas - SHF (Super High Frequency)</p><p>de 30GHz à 300GHz - Frequências extremamente elevadas — EHF (Extreme H. F.)</p><p>EXISTE AINDA A CLASSIFICAÇÃO PELO COMPRIMENTO DE ONDA:</p><p>acima de 3.000 metros (100 kHz) - ONDAS LONGAS - LW (Long Waves)</p><p>de 200 à 3.000 metros (1.500 kHz à 100 kHz) - ONDAS MÉDIAS - MW (Medium Waves)</p><p>de 50 à 200 metros (6 MHz à 1.500 kHz) - ONDAS TROPICAIS - TW (Tropical Waves)</p><p>de 10 à 50 metros (30 MHz à 6 MHz) - ONDAS CURTAS - SW (Short Waves)</p><p>de 1 à 10 metros (300 MHz à 30 MHz) - ONDAS ULTRACURTAS</p><p>inferiores à 1 metro (acima de 300MHz) - MICRO-ONDAS</p><p>figura 11</p><p>96 ELETRÔNICAAMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>TERRA</p><p>IONOSFERA</p><p>ONDAS</p><p>TERRESTRE</p><p>TERRA</p><p>ONDAS ESPACIAIS</p><p>IONOSFERA</p><p>TERRA</p><p>ONDAS DIRETAS</p><p>IONOSFERA</p><p>figura 12</p><p>figura 15</p><p>figura 16</p><p>figura 13</p><p>figura 14</p><p>figura 17</p><p>Exemplo de onda terrestre: rádio AM (540 a 1710</p><p>kHz), além das ondas longas (ver figura 12).</p><p>b) ONDAS ESPACIAIS: onde o princípio de</p><p>propagação se encontra na reflexão da camada da</p><p>ionosfera, esse efeito é mais usado nas ondas</p><p>curtas.</p><p>Resultam da sobreposição da onda direta (se</p><p>houver linha de vista) com todas as ondas refletidas</p><p>convergentes, em cada instante e em cada local</p><p>(ver figura 13).</p><p>Propagação:</p><p>- até à distância de rádio horizonte</p><p>- próxima da superfície da Terra (1 a 4 km de altura)</p><p>- feixe de ondas muito afastado da superfície da</p><p>Terra (em A)</p><p>- faixas de VHF e UHF (30MHz a 3GHz)</p><p>c) ONDAS DIRETAS: possuem alcance de visão ou</p><p>do horizonte. Este tipo de transmissão é empregado</p><p>a curtas distâncias, em frequências a partir de 30</p><p>MHz (FM e TV), necessitando de estações</p><p>repetidoras ou satélites, para atingirem maiores</p><p>distâncias ou do horizonte.</p><p>A GERAÇÃO DE ONDAS ELETROMAGNÉTICAS</p><p>Imagine uma antena de uma estação de rádio:</p><p>Na extremidade da antena existe um fio ligado pelo</p><p>seu centro a uma fonte alternada (que inverte o</p><p>sentido a intervalos de</p><p>tempo determinados).</p><p>Num certo instante,</p><p>teremos a corrente</p><p>num sentido e, depois</p><p>de alguns instantes, a</p><p>corrente no outro</p><p>sentido.</p><p>A v e l o c i d a d e d e</p><p>propagação de uma onda eletromagnética depende</p><p>do meio em que ela se propaga.</p><p>Maxwell mostrou que a</p><p>velocidade de propagação</p><p>d e u m a o n d a</p><p>eletromagnética, no vácuo,</p><p>é dada pela expressão:</p><p>Maxwell se baseou nessa</p><p>expressão para afirmar que a luz também é uma</p><p>onda eletromagnética. Podemos resumir as</p><p>características das ondas eletromagnéticas no</p><p>seguinte:</p><p>- São formadas por campos elétricos e campos</p><p>magnéticos variáveis.</p><p>- O campo elétrico é perpendicular ao campo</p><p>magnético.</p><p>- São ondas transversais (os campos são</p><p>perpendiculares à direção de propagação).</p><p>97ELETRÔNICA AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>- Propagam-se no vácuo com a velocidade "c" .</p><p>Podem propagar-se num meio material com</p><p>velocidade menor que a obtida no vácuo.</p><p>Com isto, o campo elétrico ao redor do fio em um</p><p>certo instante estará apontando num sentido e,</p><p>depois, no sentido contrário.</p><p>Esse campo elétrico variável (E) irá gerar um campo</p><p>magnético (B) , que será também variável. Por sua</p><p>vez, esse campo magnético irá gerar um campo</p><p>elétrico. E assim por diante .... Cada campo varia e</p><p>gera outro campo que, por ser variável, gera outro</p><p>campo: e está criada a perturbação eletromagnética</p><p>que se propaga através do espaço, constituída</p><p>pelos dois campos em recíprocas induções.</p><p>ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO</p><p>A palavra espectro (do latim "spectrum", que</p><p>significa fantasma ou aparição) foi usada por</p><p>Isaac</p><p>Newton, no século XVII, para descrever a faixa de</p><p>cores que apareceu quando numa experiência a luz</p><p>do Sol atravessou um prisma de vidro em sua</p><p>trajetória.</p><p>Atualmente chama-se espectro eletromagnético à</p><p>faixa de frequências e respectivos comprimentos de</p><p>ondas que caracterizam os diversos tipos de ondas</p><p>eletromagnéticas.</p><p>As ondas eletromagnéticas no vácuo têm a mesma</p><p>velocidade, modificando a frequência de acordo</p><p>com espécie e, consequentemente, o comprimento</p><p>de onda.</p><p>** As escalas de frequência e comprimento de onda</p><p>são logarítmicas.</p><p>Fisicamente, não há intervalos no espectro.</p><p>Podemos ter ondas de qualquer frequências que</p><p>são idênticas na sua natureza, diferenciando no</p><p>modo como podemos captá-las.</p><p>Observe que algumas frequências de TV podem</p><p>coincidir com a frequência de FM. Isso permite</p><p>algumas vezes captar uma rádio FM na televisão ou</p><p>captar um canal de TV num aparelho de rádio FM.</p><p>PORTADORAS ESPECÍFICAS PARA RÁDIO</p><p>As ondas de rádio são geradas por osciladores</p><p>eletrônicos instalados geralmente em um lugar alto,</p><p>para atingir uma maior região. Logo o nome "ondas</p><p>de rádio" inclui as</p><p>m i c r o - o n d a s , a s</p><p>ondas de TV, as ondas</p><p>cur tas, as ondas</p><p>longas e as próprias</p><p>bandas de AM e FM.</p><p>Veja na figura 19, uma</p><p>amostra de como é um DIAL (mostrador) das</p><p>frequências que sintonizam um determinado rádio.</p><p>Ondas de TV</p><p>VHF: very high frequency (54 MHz à 216 MHZ</p><p>canal 2 à 13)</p><p>UHF: ultra-high frequency (470 MHz à 890 MHz</p><p>comprimento em metros utilizadas</p><p>na faixa de ondas curtas</p><p>As medições de todas as faixas de ondas curtas e FM</p><p>é feita em MHz. Em ondas curtas, a escala de 75m começa</p><p>em 3,9MHz e vai na faixa de 13m à 21,85MHz. Já a faixa</p><p>de FM indica que há uma variação de 88MHz até 108MHz</p><p>SHORT WAVE BANDS - bandas de ondas curtas,</p><p>divididas em várias faixas especificadas em</p><p>comprimento de ondas 75m, 49m, 41m, 31m,</p><p>25m, 22m, 19m, 16m e 13m</p><p>FM - faixa de frequência modulada, trabalhando nas frequências</p><p>mais altas indicadas neste display (DIAL).</p><p>LW - ondas longas, trabalhando na faixa de frequências mais baixas de portadora.</p><p>MW - ondas médias, utilizada pela maioria das localidades no Brasil e no mundo.</p><p>A faixa de LW (long wave) ou ondas longas, é medida em kHz,</p><p>indo de 145kHz até 285kHz. Ao lado temos a faixa MW (medium</p><p>wave) ou ondas médias, indo de 530kHz até 1700kHz.</p><p>75m 49m 41m 31m 25m 22m 19m 16m 13m</p><p>MHz kHz</p><p>SHORT WAVE BANDS</p><p>DIAL (DISPLAY) DE UM RÁDIO COM TODAS AS FAIXAS</p><p>barra de localização</p><p>das frequências sintonizadas</p><p>Luz que indica quando uma</p><p>emissora é sintonizada.</p><p>Funciona para todas as</p><p>faixas de frequência</p><p>figura 19</p><p>figura 20</p><p>canal 14 a 83)</p><p>SHF: super-high frequency</p><p>EHF: extremely high frequency</p><p>VHF: very high frequency indeed</p><p>As ondas de TV não são refletidas pela ionosfera,</p><p>de modo que para estas ondas serem captadas a</p><p>distâncias superiores a 75 km é necessário o uso de</p><p>estações repetidoras.</p><p>ONDAS LONGAS</p><p>Baixa Frequência do espectro de ondas</p><p>eletromagnéticas, ou simplesmente LF, é uma banda</p><p>de Rádio (RF) que se situa na gama de 30 kHz até 300</p><p>kHz. Em alguns lugares da Terra, a banda de LF é</p><p>uti l izada em radiodifusão, porém, devido</p><p>comprimento de onda serve para balizamento aéreo,</p><p>navegação (LORAN), informações meteorológicas e</p><p>em pesquisas das camadas ionosféricas. Entre 40 e</p><p>80 kHz, existem vários serviços de transmissão de</p><p>hora legal. Alguns exemplos: JJY - Japão, em 40 e 60</p><p>kHz. MSF - Anthorn, na Inglaterra, em 60 kHz. WWVB</p><p>- No Colorado, Estados Unidos em 60 kHz. HBG - Em</p><p>Prangins, Suíça, na frequência de 75 kHz. DCF77 -</p><p>Frankfurt, Alemanha, em 77.5 kHz. A rádio-</p><p>sinalização em frequência em torno de 50 kHz, é</p><p>capaz de atingir profundidades subaquáticas abaixo</p><p>de 200 metros. Quanto mais longo o comprimento de</p><p>onda (menor frequência), maior a profundidade</p><p>alcançada. A maioria das comunicações submarinas</p><p>são efetuadas em LF.</p><p>Considerando que as baixas frequências são de</p><p>propagação terrestre somente, a precisão dos sinais</p><p>emitidos não é afetada através de diversos caminhos</p><p>entre o transmissor, a ionosfera, e o receptor. A maior</p><p>distância alcançada nesta modalidade foi de 10.000</p><p>km entre Vladivostok e Nova Zelândia. As antenas</p><p>utilizadas em baixas frequências (LF), normalmente</p><p>são verticais, alimentadas no extremo inferior e</p><p>isoladas do solo, também são utilizadas antenas de</p><p>mastro, antenas T, antenas L, e antenas longas</p><p>paralelas ao solo, chamadas Long-Wire. Nas</p><p>verticais, em geral, a altura difere conforme o fim a</p><p>que se destina. Por exemplo, para o sistema NDB, em</p><p>torno de 10 metros, para transmissores de navegação</p><p>mais poderosos como o sistema DECCA, a altura é ao</p><p>redor 100 metros. As antenas T encurtadas têm uma</p><p>altura entre 50 e 200 metros, enquanto as antenas de</p><p>mastro, 150 metros.</p><p>Para o sistema LORAN-C, a altitude da antena gira</p><p>em torno dos 190 metros para uma irradiação de 500</p><p>kW, e ao redor 400 metros para transmissores com 1</p><p>MW. Para radiodifusão na banda de LF, as antenas de</p><p>mastro e as antenas T devem ter alturas acima de 150</p><p>metros. As de mastro podem ser alimentadas pelo</p><p>solo com mastros separados ou podem ser</p><p>alimentadas por cima dos mastros fundamentados.</p><p>Também é possível usar antenas gaiola com</p><p>casamento capacitivo. Veja algumas antenas na</p><p>figura 21 e 22. Devido grande comprimento de onda</p><p>da energia irradiada, quase todos os sistemas</p><p>irradiantes, apesar de grandes e altos, são menores</p><p>do que o quarto do comprimento de onda utilizado.</p><p>ONDAS MÉDIAS</p><p>As ondas médias também conhecida como "Ondas</p><p>Médias (OM)", é uma banda de rádio compreendida</p><p>entre as frequências de 300 kHz e 3000 kHz. Em</p><p>inglês, a abreviatura para onda média é MW (Medium-</p><p>Wave). Esta faixa de frequências é usada em quase</p><p>todo o mundo para radiodifusão. Nos Estados Unidos</p><p>as estações de rádio que emitem em onda média</p><p>estão separadas em canais de 10 kHz com bandas</p><p>laterais de +/-5 kHz, enquanto que na Europa essa</p><p>separação é de 9 kHz com bandas laterais de 4,5 kHz.</p><p>As ondas médias permitem uma qualidade de som</p><p>razoável para voz, mas claramente insuficiente para</p><p>música de alta fidelidade, sendo uma banda que</p><p>atualmente tem pouca audiência em relação ao</p><p>público mais jovem, pois a maior parte das estações</p><p>de rádio utilizam a banda de frequência modulada</p><p>(FM), que permite uma boa qualidade de som e baixo</p><p>ruído, embora o alcance dos emissores seja menor.</p><p>Características de propagação média das ondas</p><p>Sinais de ondas médias têm a propriedade de seguir a</p><p>curvatura da Terra (o groundwave) em todos os</p><p>momentos, e também fora de refração da ionosfera</p><p>durante a noite (skywave). Isto torna esta faixa de</p><p>frequência ideal para ambos os locais e serviços em</p><p>todo o continente, dependendo da hora do dia. Por</p><p>exemplo, durante o dia, um receptor de rádio no</p><p>estado de Maryland, é capaz de receber sinais</p><p>confiáveis, apesar de fracos provenientes de até 250</p><p>milhas (400 km) transmitidos de Nova York, devido à</p><p>propagação groundwave. A eficácia dos sinais</p><p>groundwave depende em grande parte da</p><p>condutividade do solo para resultados mais elevados</p><p>de condutividade em melhor propagação. À noite, o</p><p>mesmo receptor pode captar sinais distantes como</p><p>98 ELETRÔNICAAMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>figura 21</p><p>figura 22</p><p>99ELETRÔNICA AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>Cidade do México e Seattle confiáveis. Alguns</p><p>experimentos e testes são planejados ou estão em</p><p>curso, para a modulação digital, tais como Digital</p><p>Radio Mondiale.</p><p>Ondas médias nas Américas</p><p>Hoje em dia na maior parte das Américas, as estações</p><p>de ondas médias de transmissão são separadas por</p><p>10 kHz e tem duas bandas laterais (veremos na</p><p>próxima aula) de até ± 5 kHz. No resto do mundo, a</p><p>separação é de 9 kHz, com bandas laterais de ± 4,5</p><p>kHz. Ambos oferecem uma qualidade de áudio</p><p>adequado para a voz, mas são insuficientes para a</p><p>transmissão de</p><p>alta-fidelidade, que é comum na faixa</p><p>de VHF FM. No Canadá e nos E.U. a potência do</p><p>transmissor é limitada ao máximo de 50 quilowatts, ao</p><p>passo que na Europa existem estações de ondas</p><p>médias, com potência de transmissão de até 2</p><p>megawatts durante o dia.</p><p>Na maior parte dos Estados Unidos as estações de</p><p>rádio AM são regulamentadas pela Federal</p><p>Communications Commission (FCC).</p><p>Ondas médias na Europa</p><p>Na Europa, para cada país é atribuído um número de</p><p>frequências em pode ser usado alta potência de até 2</p><p>MW. A potência máxima é também objeto de um</p><p>acordo internacional pela União Internacional de</p><p>Telecomunicações UIT. Na maioria dos casos há dois</p><p>limites de potência: um inferior para omnidirecional e</p><p>um mais elevado de radiação direcional com mínimos</p><p>em determinadas direções. O limite de potência</p><p>normalmente é limitado a noite para não produzir</p><p>muita interferência. Outros países podem operar</p><p>apenas transmissores de baixa potência na mesma</p><p>frequência, mas sempre através de acordos. Por</p><p>exemplo, a Rússia opera um transmissor de alta</p><p>potência, localizado em Kaliningrado, em 1386 kHz. A</p><p>mesma frequência também é usada em baixa</p><p>potência por estações de rádio locais no Reino Unido;</p><p>outras partes do Reino Unido podem continuar a</p><p>receber a transmissão da Rússia.</p><p>A radiofusão por ondas médias na Europa, tem</p><p>diminuído sensivelmente, com o fim da Guerra Fria e o</p><p>aumento da disponibilidade de TV via satélite e</p><p>Internet e rádio, embora a recepção transfronteiriça</p><p>das emissões dos países vizinhos pelos expatriados e</p><p>outros ouvintes interessados ainda ocorra.</p><p>Devido à alta demanda de frequências na Europa,</p><p>muitos países operam redes de frequência única. Na</p><p>Grã-Bretanha, a rádio BBC faz 5 emissões de</p><p>diversos transmissores em cada 693 ou 909 kHz.</p><p>Estes transmissores são cuidadosamente</p><p>sincronizados para minimizar a interferência de</p><p>transmissores mais distante na mesma frequência.</p><p>Superlotação na faixa de ondas médias é um</p><p>problema grave em partes da Europa, contribuindo</p><p>para a rápida aprovação de radiodifusão em FM por</p><p>muitas estações (particularmente na Alemanha). No</p><p>entanto, nos últimos anos vários países europeus</p><p>(incluindo a Irlanda, Polônia e, em menor medida,</p><p>Suíça), começaram a afastar-se das ondas médias e</p><p>algumas se deslocaram exclusivamente para outras</p><p>bandas (geralmente FM).</p><p>Stereo e transmissões de rádio digital em ondas</p><p>médias</p><p>Transmissão estéreo é possível e oferecido por</p><p>algumas estações os E.U., Canadá, México,</p><p>República Dominicana, Paraguai, Austrália, Filipinas,</p><p>Japão, Coreia do Sul, África do Sul e França.</p><p>Entretanto, existem diversos padrões de AM estéreo</p><p>com C-QUAM sendo o mais comum dos Estados</p><p>Unidos, assim como outros países. Receptores que</p><p>aplicam as tecnologias são relativamente raros.</p><p>Em setembro de 2002, o FCC nos Estados Unidos</p><p>aprovou a iBiquity, proprietária de banda do canal</p><p>(IBOC) HD Radio, um sistema de transmissão de</p><p>áudio digital, que é utilizado para melhorar a</p><p>qualidade de áudio de sinais. O Digital Radio</p><p>Mondiale (DRM) do sistema IBOC foi aprovado pela</p><p>UIT para uso fora da América do Norte e territórios dos</p><p>Estados Unidos.</p><p>Antenas</p><p>Para a transmissão, radiadores mastro são mais</p><p>comumente usados. Estações de radiodifusão de</p><p>baixa potência com o uso muitas vezes postes com</p><p>altura de um quarto de comprimento de onda,</p><p>enquanto que as estações de alta potência preferem</p><p>usar meia onda. O uso de antenas maiores que 5/8 do</p><p>comprimento de onda de radiação dá um padrão de</p><p>radiação ruim. Geralmente, as antenas de mastro</p><p>estão isoladas do solo e mostram uma alta tensão em</p><p>relação a ele durante a transmissão, o que dificulta a</p><p>manutenção.</p><p>Antenas gaiola ou antenas long-wire são usadas.</p><p>Outra possibilidade consiste em alimentar o mastro ou</p><p>torre de instalação de cabos da unidade de sintonia.</p><p>Antenas direcionais consistem de múltiplas antenas,</p><p>que não precisam ser da mesma altura. Também é</p><p>possível conceber antenas direcionais para ondas</p><p>médias com antenas gaiola onde algumas partes da</p><p>gaiola são alimentados com determinada diferença de</p><p>fase.</p><p>Outro tipo de antenas, por vezes, utilizado para ondas</p><p>médias são T e L-antenas. Também popular para as</p><p>estações de baixa potência é o radiador Umbrella</p><p>(guarda-chuva), que precisa de apenas um mastro de</p><p>um oitavo da altura de onda ou menos.</p><p>ONDAS CURTAS</p><p>Onda Curta, é uma onda que opera na gama de</p><p>frequência dos 3000kHz a 30.000 kHz (3-30 MHz).</p><p>Em Rádio, a onda curta corresponde a alta frequência</p><p>obtida pela relação inversa entre a a frequência e o</p><p>comprimento da onda, é por isso denominada "ondas</p><p>curtas", porque os seus comprimentos de onda são</p><p>mais curtos do que os da onda longa, o comprimentos</p><p>utilizado no início das comunicações de rádio. HF</p><p>(Alta Frequência) é um nome alternativo para onda</p><p>curta de rádio. Apesar do grande desenvolvimento</p><p>das telecomunicações, esta faixa de transmissão e</p><p>recepção é utilizada até os dias de hoje.</p><p>100 ELETRÔNICAAMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>Descrição</p><p>Representam importante papel nas transmissões de rádio</p><p>tanto para radiodifusão, como para fins utilitários</p><p>(comunicações com aviões, embarcações, etc) civis,</p><p>militares ou comerciais. Devido à característica do</p><p>comprimento de onda, as transmissões podem se propagar</p><p>até grandes distâncias, através de saltos onde há a refração</p><p>e consequente reflexão nas camadas da ionosfera (Lei de</p><p>Snell). A propagação das transmissões de rádio em ondas</p><p>curtas estão sujeitas à fenomenologia própria das camadas</p><p>ionosféricas.</p><p>Propagação e características</p><p>A ionosfera reflete frequentemente as ondas de rádio de HF</p><p>completamente bem (um fenômeno conhecido como a</p><p>propagação do skywave), esta escala é usada</p><p>extensivamente para a radiocomunicação da escala média</p><p>e longa. Entretanto, a conformidade desta parcela do</p><p>espectro para tal comunicação varia extremamente com</p><p>uma combinação complexa de fatores:</p><p>Luz solar/escuridão no local da transmissão e da</p><p>recepção Proximidade do transmissor/receptor ao</p><p>terminal</p><p>Estação do ano versus Ciclo do ponto solar</p><p>Atividade solar</p><p>Aurora polar</p><p>Frequência útil máxima</p><p>Amais baixa alta frequência útil</p><p>Frequência da operação dentro da escala do HF</p><p>Muitos países contam com emissões estatais de ondas</p><p>curtas em diversos idiomas, com a intenção de levar as</p><p>notícias econômicas, culturais ou mesmo as notícias do dia</p><p>a dia da sua população para além de suas fronteiras</p><p>territoriais (visto que as Ondas Curtas têm, geralmente,</p><p>grande alcance geográfico). Dentre estas, existem aquelas</p><p>que transmitem para o exterior desta vez com o objetivo de</p><p>ser um "canal" entre seus expatriados e seu país de origem.</p><p>ONDAS TROPICAIS</p><p>Onda tropical ou "Ondas Tropicais" é uma porção do</p><p>espect ro e le t romagnét ico cor respondente às</p><p>radiofrequências entre 2300 kHz e 5060 kHz (comprimentos</p><p>de onda dos 120 m aos 60 m). A origem da designação</p><p>"ondas tropicais" está associada ao (uso entre os trópicos) e</p><p>com a comparação do seu "comprimento de onda", da</p><p>ordem de dezenas de metros (sendo por isso também</p><p>chamadas ondas decamétricas), com o comprimento de</p><p>onda de outras radiações eletromagnéticas, mais longas,</p><p>como as</p><p>ondas médias (ondas hectométricas) e longas (ondas</p><p>quilométricas). Representam importante papel nas</p><p>transmissões de rádio tanto para radiodifusão, como para</p><p>fins utilitários (comunicações com aviões, embarcações,</p><p>etc) civis, militares ou comerciais.</p><p>ANTENA PARA ONDAS LONGAS, ONDAS MÉDIAS E</p><p>ONDAS CURTAS -COM SINTONIA</p><p>Na figura 23, temos</p><p>uma antena passiva, ou</p><p>seja, que não precisa de</p><p>pilhas e nem de fonte de</p><p>a l i m e n t a ç ã o . S e u</p><p>funcionamento é simples e</p><p>de uso muito fácil, bastando</p><p>aproximar a antena do rádio</p><p>conforme as ilustrações</p><p>abaixo e fazer a sintonia da</p><p>antena até que o sinal no rádio seja amplificado. É uma</p><p>antena conhecida no meio dos radioescutas e dexistas por</p><p>proporcionar escutas de longas distâncias inclusive</p><p>escutas</p><p>transoceânicas ou transcontinentais e agora está sendo</p><p>difundida entre os ouvintes e simpatizantes de rádios de</p><p>Ondas Médias tanto os que estão localizados na cidade</p><p>(grandes centros urbanos) bem como no interior.</p><p>MICRO-ONDAS</p><p>Geração</p><p>Para a geração de micro-ondas podem ser utilizados</p><p>transistores de efeito de campo (FET: Field Effect</p><p>Transistor), transistores bipolares, diodo Gunn e diodo</p><p>IMPATT, entre outros. Dispositivos a válvula , ou válvulas</p><p>termiônicas, por exemplo: magnetron, o klystron, o</p><p>TWTeogyrotron.</p><p>Aplicações</p><p>Forno de micro-ondas: usa um gerador de micro-ondas do</p><p>tipo magnetron para produzir micro-ondas em uma</p><p>frequência de aproximadamente 2,45 GHz para cozinhar os</p><p>alimentos. As micro-ondas cozinham os alimentos, fazendo</p><p>com que as moléculas de água e outras substâncias</p><p>presentes nos alimentos vibrem. Esta vibração cria um calor</p><p>que aquece o alimento. Já que a maior parte dos alimentos</p><p>orgânicos é composta de água, este processo os cozinha</p><p>facilmente.</p><p>Micro-ondas são usadas nas transmissões para um satélite</p><p>de comunicações, porque as micro-ondas atravessam</p><p>facilmente a atmosfera terrestre, com menos interferência</p><p>do que ondas mais longas. Além disso, as micro-ondas</p><p>permitem uma maior largura de banda do que o restante do</p><p>espectro eletromagnético. O Radar também usa radiação</p><p>em micro-ondas para detectar a distância, velocidade e</p><p>outras características de objetos distantes. Redes Locais</p><p>sem-fio, tais como Bluetooth, WIFI, WiMAX e outros usam</p><p>micro-ondas na faixa de 2,4 a 5,8 GHz. Alguns serviços de</p><p>acesso à Internet por rádio também usam faixas de 2,4 a 5,8</p><p>GHz. TV a cabo e Internet de banda larga por cabo coaxial,</p><p>bem como certas redes de telefonia celular móvel, também</p><p>usam as frequências mais baixas das micro-ondas.</p><p>Atenção: após a leitura e/ou estudo detalhado desta aula, parta para a feitura dos</p><p>blocos de exercícios M3-33 à M3-36. Não prossiga para a aula seguinte sem ter</p><p>certeza que seu resultado nos blocos é acima de 85%. Lembre-se que o verdadeiro</p><p>aprendizado, com retenção das informações desta aula, somente será alcançado com</p><p>todos os exercícios muito bem feitos. Portanto, tenha paciência pois será no dia-a-dia</p><p>da feitura dos blocos alcançará um excelente nível em eletrônica.</p><p>101ELETRÔNICA AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>AULA</p><p>10</p><p>MODULAÇÃO EM AMPLITUDE</p><p>E BANDAS LATERAIS</p><p>AM - Amplitude Modulada - funcionamento</p><p>Emissora de rádio AM - montagem prática</p><p>Transmissão em DSB (Double Side Band)</p><p>Detalhes técnicos da Modulação em Amplitude</p><p>PORTADORA</p><p>SINAL DE AUDIO</p><p>20Hz à 20kHz</p><p>(MODULANTE)</p><p>RF</p><p>AF</p><p>SINAL MODULADO</p><p>EM</p><p>RF</p><p>AM</p><p>figura 1</p><p>A transmissão de rádio é feita através da difusão de</p><p>ondas eletromagnéticas. Estas são transmitidas</p><p>mais eficientemente em altas frequências do que</p><p>em baixas frequências. Isso porque, de modo geral,</p><p>o tamanho da antena que deve receber um sinal de</p><p>rádio é diretamente proporcional ao comprimento</p><p>de onda transmitida. Se fosse desejado transmitir</p><p>ondas com frequências equivalentes às</p><p>frequências de voz (na ordem de alguns kHz),</p><p>seriam necessárias antenas de proporções</p><p>gigantescas (alguns quilômetros de comprimento).</p><p>Por este motivo, foi necessário encontrar alguma</p><p>forma de transmitir as informações usando ondas</p><p>de alta frequência.</p><p>A solução foi justamente modular as ondas de alta</p><p>frequência de modo que a informação a ser</p><p>transmitida esteja contida nestas ondas e possam</p><p>ser transmitidas eficientemente através do ar. Esta</p><p>informação poderia ser eventualmente recuperada</p><p>num receptor através de um processo de</p><p>demodulação.</p><p>Outra necessidade atendida pela modulação de</p><p>ondas foi a necessidade de se compartilhar um</p><p>meio de transmissão, no caso o ar, entre um número</p><p>de transmissores. Para alcançar este objetivo,</p><p>basta usar a mensagem para modular ondas de</p><p>frequências diferentes. Desta forma, o receptor</p><p>pode "selecionar" uma frequência para demodular,</p><p>retirando assim a informação apenas de um</p><p>transmissor. Isto é exatamente o que fazemos</p><p>quando selecionamos uma estação de rádio ou um</p><p>canal de televisão.</p><p>AM -AMPLITUDE MODULADA</p><p>Modulação em Amplitude ou simplesmente AM (do</p><p>inglês Amplitude Modulation - Modulação de</p><p>Amplitude), é a forma de modulação em que a</p><p>amplitude de um sinal senoidal, chamado</p><p>portadora, varia em função do sinal de interesse,</p><p>que é o sinal modulador. A frequência e a fase da</p><p>portadora são mantidas constantes, como mostra a</p><p>figura 1.</p><p>O sinal da portadora, normalmente é uma</p><p>frequência alta, acima dos sinais audíveis, que</p><p>pode estar na faixa das ondas longas (frequências</p><p>de 30kHz até 300kHz), indo até as frequências de</p><p>micro-ondas, onde situam-se as faixas de canais a</p><p>cabo e transmissão de dados (acima de 300MHz).</p><p>Quando dizemos que uma emissora possui um</p><p>determinado canal ou faixa de frequência,</p><p>estaremos nos referindo a esta portadora, que será</p><p>a responsável por levar as informações de áudio</p><p>(sons), vídeo (imagens) e dados (informações</p><p>digitais para processamento gerais).</p><p>Ainda na figura 1, podemos ver que existe o sinal</p><p>que deve ser levado, que é chamado de sinal</p><p>modulante, pois vai fazer variar a amplitude da</p><p>portadora. Este sinal deve possui frequência pelo</p><p>menos três vezes mais baixa que a frequência da</p><p>portadora.</p><p>Podemos dar como exemplo o sinal de uma</p><p>emissora AM que possui uma portadora em 1100</p><p>kHz e com um sinal de áudio modulante que deverá</p><p>ter de 20Hz até 5kHz. Considerando a frequência</p><p>máxima do áudio, que é de 5kHz, podemos dizer</p><p>que a portadora será 220 vezes maior que a maior</p><p>frequência do áudio.</p><p>Poderíamos também usar para essa frequência</p><p>máxima de áudio em 5kHz uma portadora de no</p><p>mínimo 15kHz. Mas, como já vimos anteriormente,</p><p>não são permitidas transmissões com frequências</p><p>abaixo de 30kHz.</p><p>Continuando ainda na figura 1, vemos que após o</p><p>sinal de áudio (AF) “incidir” sobre a portadora, esta</p><p>variará em amplitude (AM), podendo então ser</p><p>transmitida.</p><p>Vamos chamar o sinal de alta frequência de</p><p>portadora de radiofrequência ou simplesmente RF,</p><p>cujas variações podem ser normalmente vistas,</p><p>pelos ciclos que possuem uma alta ou baixa</p><p>amplitude. Não há mais uma linha indicando a</p><p>presença do sinal de áudio, mas podemos ver ainda</p><p>o sinal de áudio nas variações de amplitude deste</p><p>sinal de RF (portadora).</p><p>Assim, modulação AM, consiste em alterar as</p><p>amplitudes de uma portadora através de um sinal</p><p>modulante, geralmente audio (AF); para isso</p><p>devemos aplicar o sinal de áudio junto com a</p><p>portadora para que haja uma “soma” desses sinais,</p><p>geralmente através de um amplificador; vamos</p><p>tomar como exemplo o modulador de AM da figura</p><p>2.</p><p>Neste circuito temos um oscilador, destacado pela</p><p>área pontilhada, que servirá de portadora de</p><p>radiofrequência (RF). O objetivo aqui será polarizar</p><p>o transistor através de R1 e R2, mantendo-o em</p><p>determinada polarização. Quando ele começa a ser</p><p>polarizado, sua tensão de coletor cai, o que gera</p><p>também via acoplamento de C3, uma queda na</p><p>tensão no lado de cima de L1, que por indução,</p><p>coloca um potencial positivo no lado de baixo de L2,</p><p>sendo este potencial levado até o capacitor C2,</p><p>acoplando também esta variação positiva à base de</p><p>T1, que incrementa sua polarização fazendo cair</p><p>ainda mais a tensão de coletor. Como havíamos</p><p>estudado anteriormente, isso é chamado de</p><p>realimentação positiva e é a base de funcionamento</p><p>dos circuito osciladores. Após um determinado</p><p>tempo, que é dado pelos valores de L1/L2 e C</p><p>(circuito oscilante), a tensão do lado de cima de L1</p><p>começa a subir e com isso o lado de baixo de L2</p><p>começa a cair, realimentando a base de T1,</p><p>diminuindo sua polarização e com isso subindo a</p><p>tensão de coletor. Esse processo acaba gerando no</p><p>capacitor C3 e na saída em R3 uma oscilação que</p><p>nada mais é que uma variação constante, cuja</p><p>frequência é determinada pelos valores de C e L1.</p><p>Podemos ver que a polarização do emissor de T1 é</p><p>feita por R4, mas também podemos ver que em</p><p>paralelo com</p><p>este resistor, temos o transistor T2,</p><p>que apresentará uma resistência interna muito</p><p>semelhante a R4, permitindo assim, que o valor</p><p>total possa estar em torno da metade do valor de</p><p>R4. O valor da resistência interna de T2, será</p><p>determinada pelos resistores R7 e R6. Quando um</p><p>sinal de áudio chega a base de T2, fará esta tensão</p><p>de polarização variar para mais ou para menos, em</p><p>relação à tensão que encontra-se na base, e com</p><p>isso fazendo variar a resistência interna coletor-</p><p>emissor deste. Assim, aumenta-se ou diminui a</p><p>corrente circulante por T1, permitindo maior ou</p><p>menor amplitude na variação que ocorre no coletor</p><p>de T1. Note que o indutor L3, presente</p><p>no coletor de T1, possui uma baixa</p><p>reatância para frequências baixas,</p><p>sendo praticamente de zero ohm. Mas,</p><p>próximo à frequência de trabalho do</p><p>oscilador, sua reatância é alta,</p><p>permitindo variações relativas à</p><p>portadora.</p><p>Assim, além de ter as variações de alta</p><p>frequência no coletor de T1, ainda</p><p>teremos variação na amplitude desta</p><p>frequência, provocadas pelo aumento</p><p>ou diminuição da polarização do</p><p>transistor T2.</p><p>Podemos resumir este circuito como</p><p>sendo T2 um amplificador do sinal de</p><p>áudio (AF), que irá controlar a amplitude</p><p>do oscilador, que servirá de portadora</p><p>(RF) para este sinal de áudio.</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>102 ELETRÔNICAAMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>T1</p><p>R1</p><p>R2</p><p>C2</p><p>C</p><p>L1</p><p>+Vcc</p><p>+Vcc</p><p>L3</p><p>PORTADORA</p><p>(OSCILADOR)</p><p>L2</p><p>C3</p><p>SINAL DE AUDIO</p><p>RF</p><p>AF</p><p>R3</p><p>C4</p><p>R4</p><p>R5</p><p>R6</p><p>R7</p><p>T2</p><p>SAÍDA</p><p>MODULADA</p><p>AM</p><p>figura 2</p><p>Detalhes da Modulação AM</p><p>No caso de transmissão de sinais, o modelo adotato</p><p>pelo serviço do “Naval Personel Training</p><p>Publications Division”, e seguido pelo ocidente para</p><p>definir o AM, diz que a "Amplitude Modulada é a</p><p>variação da intensidade de saída de RF (Rádio</p><p>Frequência) do transmissor a uma velocidade de</p><p>áudio". A tensão de saída do radiotransmissor tem</p><p>uma variação que oscila para cima e para baixo de</p><p>seu valor nominal de acordo com a frequência de</p><p>áudio. (Veja as formas de onda da figura 1).</p><p>Para áudio em alta frequência, a radiofrequência</p><p>terá uma variação em amplitude mais rápida, para</p><p>áudio em baixa frequência, esta variação será mais</p><p>lenta. Logo, a variação da portadora de RF deve</p><p>corresponder em amplitude à variação causada</p><p>pelo áudio. A resultante de modulação em</p><p>amplitude para uma frequência de áudio fixa pode</p><p>ser separada para análise do processo em três</p><p>ondas distintas cuja amplitude é constante.</p><p>O Sistema de Modulação em Amplitude é o sistema</p><p>de modulação mais antigo (1906). Existem diversos</p><p>tipos de sistemas de modulação em amplitude,</p><p>destacando-se:</p><p>AM-DSB (Amplitude Modulation Double</p><p>SideBand), ou dupla banda lateral (veremos</p><p>detalhes adiante).</p><p>AM-SSB (Amplitude Modulation Single</p><p>SideBand), ou banda lateral única.</p><p>AM-VSB (Amplitude Modulation Vestigial</p><p>SideBand), ou sistema com uma das bandas</p><p>completas e um vestígio da outra banda, sendo que</p><p>os detalhes disso será visto no módulo 5.</p><p>AM-DSB/SC: Amplitude Modulation Double</p><p>SideBand with Supressed Carrier. Além de ter</p><p>modulação em amplitude gerando duas bandas</p><p>laterais, a modulação é feita suprimindo a portadora</p><p>quando não houver sinal modulante. Isto é feito</p><p>quando temos sinais multiplexados, onde a</p><p>portadora torna-se uma interferência indesejável</p><p>para determinado sinal. Veremos detalhes disso na</p><p>análise da codificação do sinal de cor para televisão</p><p>(módulo 5).</p><p>A modulação AM, pode ser também chamada de</p><p>CONVOLUÇÃO (termo muito usado em nível</p><p>superior) que nada mais é do que a geração de uma</p><p>função (portadora com sinal modulante) a partir da</p><p>combinação de outras duas funções (portadora</p><p>separada do sinal de áudio).</p><p>A modulação AM, também pode ser feita em sinais</p><p>diversos, como mostrados nas figuras 3, 4 e 5.</p><p>Nelas podemos ver que as modulações chegam a</p><p>atingir quase 100%, ou seja, quando o sinal</p><p>modulante está zerado, a portadora se apresenta</p><p>com um potencial também de quase zero por cento</p><p>de amplitude.</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>103ELETRÔNICA AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>figura 3</p><p>figura 4</p><p>figura 5</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>104 ELETRÔNICAAMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>A emissora de rádio (ou estação) será a</p><p>responsável por modular o sinal da portadora</p><p>através do sinal de áudio. Os programas de rádio</p><p>geralmente dedicados às músicas e notícias tem</p><p>como base a voz humana e os sons da melodia</p><p>(instrumentos musicais), que formam o sinal de</p><p>áudio (AF); este deverá ser transmitido pela antena</p><p>da emissora e via ar chegar até nossas residências</p><p>e serem captadas pelo aparelho receptor de rádio.</p><p>Para isso o sinal AF deverá modular (neste caso em</p><p>AM) uma portadora que através da antena será</p><p>transformado em ondas eletromagnéticas de</p><p>mesma frequência (RF) da portadora que levará</p><p>pelo ar as informações do sinal AF; no receptor de</p><p>rádio essas ondas eletromagnéticas serão</p><p>captadas pela antena interna ao aparelho e</p><p>novamente transformadas em sinal elétrico, cuja</p><p>frequência continua sendo a mesma da portadora</p><p>(oscilador local da emissora), com as informações</p><p>do sinal AF gerado na emissora.</p><p>Podemos resumir num diagrama em blocos</p><p>simplificado (figura 6) uma emissora de rádio.</p><p>O 1° bloco é o amplificador de AF que irá amplificar o</p><p>sinal de áudio, o bloco do oscilador local representa</p><p>a frequência da portadora da emissora que será</p><p>diferente para cada emissora, o bloco central irá</p><p>modular a portadora de acordo com as variações do</p><p>áudio e por último o bloco amplificador de RF que irá</p><p>amplificar o sinal já modulado para ser transmitido</p><p>pela antena.</p><p>RF</p><p>AF</p><p>AMOSCILADOR</p><p>LOCAL</p><p>MODULADOR</p><p>AM</p><p>AMPLIF.</p><p>AF</p><p>AMPLIF.</p><p>RF</p><p>ANTENA</p><p>EMISSORA DE RÁDIO</p><p>EMISSORA DE RÁDIO AM</p><p>O transmissor AM que descrevemos nesse artigo pode</p><p>enviar sinais a alguns metros de distância, podendo ser</p><p>usado como microfone volante para ouvir conversas</p><p>através de paredes, ou ainda para demonstração de seu</p><p>princípio de funcionamento. Seus sinais podem ser</p><p>recebidos em qualquer rádio AM de ondas médias ou</p><p>curtas. O esquema desse pequeno circuito é</p><p>apresentado na figura 7.</p><p>Como Funciona</p><p>O circuito consiste em um oscilador Hartley onde a</p><p>bobina L1 e CV determinam a frequência de operação.</p><p>Podemos enrolar a bobina de modo que o transmissor</p><p>opere tanto na faixa de ondas médias quanto de ondas</p><p>curtas.</p><p>Na faixa de ondas curtas o alcance será maior, podendo</p><p>chegar a algumas dezenas de metros (e até mais) se</p><p>uma antena for usada. Essa antena será ligada ao</p><p>coletor de Q1.</p><p>No oscilador Hartley a realimentação que mantém as</p><p>oscilações é dada por R1 e C1. O microfone para</p><p>modular os sinais é ligado diretamente à base do</p><p>transistor.</p><p>Usamos um microfone cerâmico de alta impedância,</p><p>uma vez que outros tipos não servem para essa</p><p>configuração.</p><p>O circuito pode ser alimentado por quatro ou seis pilhas</p><p>pequenas ou médias. Não recomendamos o uso de</p><p>bateria de 9 V, pois sendo o consumo do transmissor algo</p><p>elevado, ela se esgotaria rapidamente.</p><p>Também pode ser usada uma pequena fonte de</p><p>alimentação, como a ilustrada na figura 8, caso o</p><p>aparelho seja de uso fixo.</p><p>Montagem</p><p>Na figura 7 temos o diagrama completo do transmissor,.</p><p>A montagem pode ser realizada numa ponte de</p><p>terminais, se o leitor for inexperiente ou desejar uma</p><p>configuração mais simples. A disposição dos</p><p>componentes na ponte de terminais é apresentada na</p><p>MONTAGEM DE UM TRANSMISSOR AM DE BAIXA POTÊNCIA - Newton C. Braga</p><p>figura 6</p><p>figura 7</p><p>figura 8</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>105ELETRÔNICA AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>figura 9</p><p>figura 10</p><p>figura 9.</p><p>A bobina L1 é enrolada num bastão de ferrite de 6 a 15 cm</p><p>de comprimento com diâmetro entre 0,8 e 1,2 cm. O fio</p><p>usado pode ser o 26, 28 ou 30 AWG (esmaltado para</p><p>isolação) e o número de espiras dependerá da faixa de</p><p>frequências de operação, conforme mostra a tabela 1.</p><p>O</p><p>transistor deverá ser dotado de um pequeno radiador</p><p>de calor se o circuito for alimentado por 9V. Uma</p><p>possibilidade para antena ligada ao coletor do transistor</p><p>é um fio rígido ou antena telescópica de até 80 cm.</p><p>Podem ser utilizados tipos NPN de média potência como</p><p>os BD135, BD137 ou BD139, sem problemas. Os</p><p>capacitores devem ser cerâmicos. CV é um capacitor</p><p>variável comum aproveitado de um velho rádio AM fora</p><p>de uso. Cuidado se o capacitor variável for de rádio</p><p>AM/FM, pois a seção de FM de menor capacitância (se</p><p>ligada ao circuito) não proporciona uma boa faixa de</p><p>cobertura. Na figura 10, temos a montagem em placa de</p><p>circuito impresso.</p><p>Prova e Uso</p><p>Ligue nas proximidades do transmissor um rádio AM</p><p>sintonizado na faixa de frequências escolhida para a</p><p>bobina. O receptor deve estar entre estações (frequência</p><p>livre) e em médio volume.</p><p>Ligue o transmissor fechando S1 e ao mesmo tempo em</p><p>que bate levemente no transmissor, ajuste o capacitor</p><p>CV até captar o sinal mais forte.</p><p>Veja que o sinal pode ser captado em mais de um ponto</p><p>do ajuste, devendo ser escolhido o ponto de maior</p><p>intensidade que corresponde ao sinal fundamental.</p><p>Comprovado o funcionamento, fale no microfone e</p><p>afaste-se com o transmissor para verificar seu alcance.</p><p>Quando usar o transmissor, procure não balançá-lo para</p><p>não tornar a transmissão instável. Evite também operar o</p><p>transmissor em locais que tenha muita interferência de</p><p>aparelhos elétricos como motores, lâmpadas</p><p>fluorescentes, e proximidade de computadores, etc.</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>106 ELETRÔNICAAMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>TRANSMISSÃO EM DSB</p><p>0 20kHz20Hz 5kHz -20kHz +20kHz</p><p>Frequência Central</p><p>(Record 1000 kHz)</p><p>-5kHz</p><p>(995 kHz)</p><p>+5kHz</p><p>(1005 kHz)</p><p>AUDIO</p><p>SINAL DSBárea</p><p>não</p><p>utilizada</p><p>para a</p><p>trans-</p><p>missão</p><p>área</p><p>não</p><p>utilizada</p><p>para a</p><p>trans-</p><p>missão</p><p>área</p><p>não</p><p>utilizada</p><p>para a</p><p>trans-</p><p>missão</p><p>espaço total</p><p>de 10kHz para</p><p>a transmissão</p><p>da portadora</p><p>com o áudio</p><p>sinal de</p><p>áudio de</p><p>20Hz a</p><p>5kHz</p><p>sinal de áudio de 20Hz</p><p>a 20kHz, que não pode-</p><p>rá ser transmitido em AM</p><p>espaço total de 40kHz que seria</p><p>utilizado caso o sinal de áudio tivesse</p><p>com toda a sua resposta de 20Hz</p><p>até 20kHz</p><p>0 20kHz20Hz</p><p>Frequência Central</p><p>-20kHz +20kHz</p><p>BANDA DE 40 kHz</p><p>AUDIO BLSBLI</p><p>SINAL DSB</p><p>figura 11</p><p>figura 12</p><p>Existem milhares de emissoras de rádio em AM</p><p>espalhadas pelo mundo. Cada uma delas possuem</p><p>uma frequência de portadora única, sendo que</p><p>outras emissoras poderão utilizar as mesmas</p><p>frequências desde que respeitem a distância padrão</p><p>entre elas que devem ser de 100km ou mais. Essas</p><p>frequências podem estar na faixa das ondas curtas</p><p>(OC), ondas médias (OM), ondas tropicais (OT) ou</p><p>ainda ondas longas (OL), como já estudamos</p><p>anteriormente.</p><p>As 2 últimas faixas (OL e OT) não são mais usadas</p><p>nas rádios comerciais do Brasil, sendo as ondas</p><p>curtas utilizadas nas pequenas cidades do interior;</p><p>mas nas grandes capitais como São Paulo, as</p><p>emissoras de AM estão concentradas na faixa de</p><p>ondas médias (OM) que comercialmente vão de</p><p>535kHz a 1650kHz.</p><p>Assim, podemos afirmar que há um espectro de</p><p>frequência de 1.115kHz disponível para ondas</p><p>médias que podem ser ocupados por 111 emissoras</p><p>em uma mesma região.</p><p>Mas como é feito o cálculo para saber a</p><p>quantidade máxima de emissoras possíveis?</p><p>Veremos a seguir que uma modulação AM</p><p>convencional, trabalha gerando naturalmente duas</p><p>bandas laterais que é chamada de DSB (Double Side</p><p>Band).</p><p>Durante a modulação, ocorre um batimento entre a</p><p>portadora e o sinal modulante, gerando um sinal</p><p>modulado que tem a frequência "central" da</p><p>portadora, mas com somatórias e subtrações da</p><p>portadora com o sinal modulante, gerando</p><p>batimentos acima e abaixo da portadora. No nosso</p><p>caso, o sinal modulante é o áudio que pode variar de</p><p>20Hz a 20kHz. Como resultado desse batimento, o</p><p>sinal modulado teria uma variação de 20kHz para</p><p>mais em relação a frequência da portadora, bem</p><p>como para menos, ocupando uma faixa de 40kHz.</p><p>Esse "sistema" de modulação que gera duas bandas</p><p>laterais dá-se o nome de DSB - Double Side Band,</p><p>que significa dupla banda lateral. Na figura 11, temos</p><p>um gráfico da curva em frequência dos sinais</p><p>modulante, portadora e sinal modulado em AM. O</p><p>gráfico mostrado na figura 11, mostra o espectro</p><p>ocupado não somente pela portadora e suas bandas</p><p>laterais, bem como o sinal de áudio. Vemos nela, que</p><p>o áudio parte da frequência de 20Hz, que são as</p><p>frequências mais baixas audíveis, indo até 20kHz, os</p><p>chamados agudos altos, que praticamente ficam na</p><p>faixa inaudível. A emissora de rádio, deverá ter uma</p><p>frequência de portadora, que será a frequência</p><p>central. A transmissão nessa frequência central</p><p>poderá ser feita somente pela empresa ou entidade</p><p>que possui a concessão da</p><p>ANATEL (Agência Nacional de</p><p>Te lecomun i cações ) . Pa ra</p><p>v isua l i za r o espec t ro de</p><p>concessão em todo o Brasil entre</p><p>em:</p><p>http://sistemas.anatel.gov.br/src/</p><p>v3/ConsReservas/default.asp?S</p><p>ISQSmodul6=6609</p><p>Voltando ao sinal de áudio com</p><p>20Hz a 20kHz, e considerando o</p><p>espectro disponível de OM</p><p>(Ondas Médias), que é de</p><p>1.115kHz (535kHz a 1.650kHz),</p><p>t e r í a m o s n o m á x i m o 2 7</p><p>emissoras em uma dada</p><p>localidade, pois o sinal de áudio</p><p>com 20kHz, geraria duas bandas</p><p>laterais de -20kHz (Banda Lateral</p><p>Inferior - BLI) e +20kHz (Banda</p><p>Lateral Superior - BLS), que</p><p>somadas dariam uma banda total</p><p>de 40kHz em torno da frequência</p><p>central (portadora) da emissora.</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>107ELETRÔNICA AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>Foi convencionada para</p><p>as transmissões em AM</p><p>(em todas as faixas) que</p><p>ser ia u t i l i zada pe la</p><p>emissora uma fa ixa</p><p>máxima total de 10kHz</p><p>( + 5 k H z e - 5 k H z ) ,</p><p>resultando para a faixa de</p><p>Ondas Médias em 111</p><p>emissoras.</p><p>Assim, o sinal de áudio,</p><p>antes de modular uma</p><p>portadora ou antes da</p><p>transmissão, deverá ter</p><p>uma variação de 20Hz à</p><p>no máximo 5kHz. Como</p><p>os sinais captados pelos</p><p>nossos ouvidos, bem</p><p>como os sinais gravados</p><p>em discos de vinil ou nos</p><p>C D ´ s p o s s u e m</p><p>frequências variando de</p><p>20Hz a 20kHz, teremos</p><p>uma grande perda no que</p><p>chamamos de “brilho” do</p><p>som, ou frequências</p><p>agudas reproduzidas na</p><p>faixa de 5kHz à 20kHz,</p><p>tornando o sinal de áudio</p><p>dos rádios AM de baixa</p><p>qual idade. Optou-se</p><p>portanto por ter mais</p><p>emissoras em detrimento</p><p>da qualidade do áudio.</p><p>Como exemplo, vamos</p><p>citar a rádio RECORD que</p><p>tem seu oscilador local</p><p>(portadora) em 1.000 kHz</p><p>(1MHz). Isto significa que</p><p>a RECORD só pode</p><p>transmitir seu sinal de AM</p><p>de 995kHz a 1.005 kHz, 5</p><p>kHz abaixo e 5 kHz acima</p><p>da frequência de sua</p><p>portadora; o mesmo</p><p>ocorrerá com todas as</p><p>outras emissoras de rádio</p><p>transmitindo na técnica de</p><p>amplitude modulada, seja</p><p>em Ondas Longas, Ondas</p><p>Médias e Ondas Curtas.</p><p>Ficamos então com o</p><p>gráfico da figura 12 para a</p><p>modulação e transmissão</p><p>dos sinais de AM - DSB,</p><p>que é o padrão utilizado</p><p>pelas nossas rádios em</p><p>AM.</p><p>Neste gráfico temos o</p><p>sinal de áudio já reduzido</p><p>para uma faixa de 0 a</p><p>5kHz e o sinal modulado,</p><p>gerando um sinal DSB</p><p>com 2 bandas laterais,</p><p>centradas na frequência</p><p>d a p o r t a d o r a d a</p><p>emissora, totalizando</p><p>uma faixa de apenas 10</p><p>kHz, como é o permitido;</p><p>no nosso exemplo temos</p><p>a rádio Record em 1.000</p><p>kHz que terá uma faixa de</p><p>995 kHz a 1005 kHz.</p><p>Além da modulação em</p><p>amplitude que gera duas</p><p>bandas laterais (DSB),</p><p>ainda podemos aplicar</p><p>filtros ou cortes nas</p><p>frequências antes da</p><p>transmissão, tornando-as</p><p>bandas laterais vestigiais</p><p>(VSB) ou somente uma</p><p>banda lateral (SSB), que</p><p>serão estudos no módulo</p><p>5 (telecomunicações).</p><p>Temos na figura 13, uma</p><p>tabela comparativa dos</p><p>diversos meios utilizados</p><p>para comunicação, desde</p><p>meios eletrônicos, bem</p><p>como escritos.</p><p>Já na figura 14 podemos</p><p>ver um amplificador de</p><p>p o t ê n c i a p a r a</p><p>transmissão de rádio AM,</p><p>com 25W e homologado</p><p>pe la ANATEL. Es ta</p><p>homologação, diz que o</p><p>equipamento transmite</p><p>em dadas frequências,</p><p>sem interferir em outras.</p><p>Adquirir o equipamento,</p><p>não dá direito a usá-lo em</p><p>qualquer frequência, ou</p><p>seja, sua utilização deve</p><p>ter a concessão da Anatel.</p><p>Podemos ver na figura 15,</p><p>alguns equipamentos</p><p>u t i l i z a d o s p o r u m a</p><p>pequena emissora, tendo</p><p>u m a m e s a p a r a</p><p>chaveamento de sinais e</p><p>todo o áudio (músicas e</p><p>t r i l h a s s o n o r a s )</p><p>provenientes de banco de</p><p>dados de computadores.</p><p>Na figura 16, temos uma</p><p>mesa com vários canais,</p><p>p o s s i b i l i t a n d o</p><p>manipulação completa do</p><p>áudio que irá ao sistema</p><p>de transmissão.</p><p>figura 13</p><p>figura 14</p><p>figura 15</p><p>figura 16</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>108 ELETRÔNICAAMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>ATENÇÃO: matérias sobre modulação em amplitude na internet são vastas. Logo, sugerimos que as</p><p>buscas sejam feitas no google, utilizando as seguintes palavras chaves: amplitude modulada / modulação</p><p>em amplitude / Bandas laterais / DSB ou Double Side Band / radio AM / transmissão AM</p><p>Leitura complementar:</p><p>Detalhes técnicos da modulação em amplitude</p><p>A motivação para a criação do AM comercial estava</p><p>na possibilidade de se construir um receptor barato</p><p>(basicamente, um resistor um diodo e um capacitor),</p><p>ainda que com perda de potência. De fato, a</p><p>transmissão da portadora causa perdas grandes de</p><p>potência. Tal receptor usa o princípio da detecção de</p><p>envoltória: primeiramente o valor médio do sinal de</p><p>informação é aumentado de forma que ele seja</p><p>positivo em todo instante. Ao se multiplicar pela</p><p>portadora (realizado fisicamente, por exemplo, por</p><p>meio de dispositivo não linear seguido de um filtro),</p><p>geralmente senoidal, a envoltória que envolve o sinal</p><p>ainda carrega a informação original. O detector</p><p>segue a envoltória (combinando a carga e descarga</p><p>de um capacitor e a propriedade retificadora de um</p><p>diodo), e um capacitor de bloqueio se encarrega de</p><p>tirar o DC da envoltória, recuperando o sinal de</p><p>informação. Falemos agora de um outro tipo de</p><p>modulação: SSB</p><p>A necessidade de se encontrar um sistema que</p><p>ocupasse a menor faixa possível do espectro e com</p><p>um melhor aproveitamento possível da potência de</p><p>transmissão contribuíram para a criação do sistema</p><p>AM/SSB (Amplitude Modulated Single Side Band). O</p><p>sistema nasceu do AM/DSB-SC que transmite duas</p><p>faixas laterais que “levam” a mesma informação.</p><p>Portanto, se eliminarmos uma das faixas, ainda</p><p>assim a informação seria transmitida pela outra. Este</p><p>sistema destina-se a comunicações ponto a ponto e</p><p>não à radiodifusão. Estudos mostram que 99% da</p><p>inteligibilidade da voz humana se restringe à faixa</p><p>entre 300Hz e 4 kHz, logo o espectro do sinal</p><p>modulante para este sistema será bem reduzido.</p><p>Se modularmos uma portadora com sinal de áudio</p><p>correspondente à voz humana (e faixa de baixa</p><p>frequência para instrumentos, teremos um espectro</p><p>que vai de 20Hz à 5kHz.</p><p>Além disso, podemos retirar a banda lateral inferior,</p><p>gerando o AM/SSB-USB (Upper Side Band), ou</p><p>retiramos a banda lateral superior, gerando o</p><p>AM/SSB-LSB (Lower Side Band). Para eliminar uma</p><p>das faixas laterais, usa-se um filtro, que deve ter</p><p>como características um alto valor de fator de</p><p>qualidade (Q) e um fator de forma (SF), para atuar</p><p>dentro de um intervalo de 600Hz, que é o que separa</p><p>as duas faixas laterais.</p><p>COMPARAÇÃO AM DSB x AM SSB</p><p>•LARGURA DE FAIXA DO SINAL MODULADO</p><p>Este fator traz dois pontos positivos para o SSB em</p><p>relação ao DSB, pois como o primeiro ocupa uma</p><p>faixa de 3 a 4kHz e o DSB ocupa uma faixa de 10kHz,</p><p>observamos, a princípio, que na banda de frequência</p><p>ocupada por uma determinada quantidade de</p><p>estações AM-DSB, teremos mais que o dobro de</p><p>estações AM-SSB. O outro ponto positivo é devido</p><p>ao fato de o ruído presente ao sinal ser proporcional</p><p>à banda ocupada e, assim, o sistema AM-SSB tem</p><p>presente em seu sinal modulado a metade do ruído</p><p>presente no sinal AM-DSB.</p><p>•POTÊNCIA DO TRANSMISSOR</p><p>Como o sinal modulado em AM-DSB tem, além das</p><p>raias de informação, a raia da portadora, a potência</p><p>do transmissor é dividida, cabendo a cada raia de</p><p>informação no máximo 16,7 % da potência total do</p><p>transmissor. Como a raia do SSB é única, ela</p><p>aproveita 100 % da potência total do transmissor, o</p><p>que corresponde a uma potência efetiva de</p><p>informações 6 vezes maior.</p><p>•COMPLEXIDADE DO EQUIPAMENTO</p><p>Neste ponto é notório que, apesar do baixo</p><p>rendimento de potência de informação na</p><p>transmissão, o sistema AM-DSB tem em seus</p><p>receptores o que há de mais simples em termos de</p><p>concepção e circuito. Em contrapartida, os</p><p>receptores AM-SSB são extremamente complexos</p><p>e, em virtude disso, bastante caros.</p><p>•TOLERÂNCIA DO EQUIPAMENTO</p><p>Um receptor AM-DSB sempre conta com um erro de</p><p>rastreio, sendo neste ponto bastante tolerante,</p><p>enquanto o sistema SSB não permite variações de</p><p>frequências, maiores que poucas dezenas de Hz, o</p><p>que obriga o uso de caros osciladores a cristal ou</p><p>controlados por PLL, que muitas vezes são mantidos</p><p>em ambiente com temperatura constante, para evitar</p><p>desvios.</p><p>Atenção: após a leitura e/ou estudo detalhado desta aula, parta para a feitura dos</p><p>blocos de exercícios M3-37 à M3-40. Não prossiga para a aula seguinte sem ter</p><p>certeza que seu resultado nos blocos é acima de 85%. Lembre-se que o verdadeiro</p><p>aprendizado, com retenção das informações desta aula, somente será alcançado com</p><p>todos os exercícios muito bem feitos. Portanto, tenha paciência pois será no dia-a-dia</p><p>da feitura dos blocos alcançará um excelente nível em eletrônica.</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>109ELETRÔNICA AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>Entre as décadas de 1930 a 1950, o rádio viveu sua</p><p>chamada Era de Ouro, como o principal meio para</p><p>divulgação de informações, artistas e talentos, junto</p><p>ao Cinema. A autorização do governo Vargas para a</p><p>veiculação de publicidade no rádio, em 1932, deu</p><p>ao novo meio um impulso comercial e popular. No</p><p>mesmo ano, o governo começou a distribuir</p><p>concessões de canais a indivíduos e empresas</p><p>privadas. Em 1934, surgiu a Rádio Mayrink Veiga,</p><p>no Rio de Janeiro, uma das mais importantes do</p><p>país por três décadas seguintes. No ano seguinte,</p><p>foram criadas a Rádio Jornal do Brasil e a Rádio</p><p>Tupi, duas emissoras históricas que existem até</p><p>hoje. Em 1936, aparece a Rádio Nacional, que</p><p>liderou audiência por 20 anos e transformou os</p><p>padrões de linguagem do rádio brasileiro.</p><p>A organização europeia</p><p>Na mesma época na Europa, as estações que se</p><p>interferiam eram de países e línguas diferentes, a</p><p>regulamentação tinha que ser de caráter</p><p>internacional. Isso foi feito a partir de 1925 pela</p><p>União Radiotelegráfica Internacional (URI). Os</p><p>governos uniram-se, definiram as frequências e o</p><p>emprego mais eficaz da radiodifusão. A primeira</p><p>regulamentação entrou em vigor em novembro de</p><p>1926.</p><p>O transistor</p><p>Em 1948, com a invenção do transístor aconteceu</p><p>uma revolução na radiodifusão, apareceram os</p><p>receptores portáteis. O rádio passou a substituir os</p><p>jornais como meio de veiculação de notícias,</p><p>principalmente em países de grande território e</p><p>população dispersa.</p><p>Educação a distância</p><p>Devido à facilidade de</p><p>acesso, à ampla cobertura</p><p>e à flexibilidade, o rádio</p><p>oferece inúmeras possibi-</p><p>lidades para a educação a</p><p>distância no desenvol-</p><p>vimento de programas de</p><p>educação formal e não</p><p>formal.</p><p>Ao utilizar esse recurso</p><p>aliado às escolas públicas,</p><p>amplia-se a capacidade de</p><p>estratégias criativas para</p><p>uma educação de qualidade chegar o mais longe</p><p>possível.</p><p>Esse veículo de comunicação tem como</p><p>característica seu apelo da fala direta com o</p><p>público, o contato íntimo entre o ouvinte e o locutor.</p><p>O rádio cria a oportunidade para uma identificação</p><p>mútua com a população, integrando-se à rotina</p><p>cotidiana do ambiente familiar da comunidade, com</p><p>grande potencial de mobilização e divulgação.</p><p>Assim, motivado pela cultura da oralidade, pelo seu</p><p>grande poder de penetração nas áreas rurais -</p><p>grande parte sem acesso a energia elétrica - e pelos</p><p>custos mais baixos em relação a outros meios, o</p><p>rádio é ainda o principal meio de comunicação,</p><p>justificando-se seu grande potencial de parceria</p><p>pela educação.</p><p>Seu uso educacional pode ser realizado utilizando</p><p>músicas e textos em sessões pedagógicas,</p><p>auxiliando em diversos conteúdos professores e</p><p>alunos, que a partir de suas realidades locais, vão</p><p>definindo estratégias de ensino em suas escolas.</p><p>Um dos pontos positivos de se ter esse recurso na</p><p>escola é poder fazer uso das peculiaridades locais</p><p>AULA</p><p>11</p><p>RÁDIO-RECEPTOR DE AM</p><p>Uma breve história do rádio e o receptor AM</p><p>Os estágios do rádio AM</p><p>Os indutores e capacitores variáveis de sintonia</p><p>Captação de sinais e heterodinagem</p><p>A análise detalhada do receptor AM</p><p>UMA BREVE HISTÓRIA DO RÁDIO</p><p>réplica do 1º rádio-receptor</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>110 ELETRÔNICAAMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>em seus conteúdos programáticos, dando a</p><p>professores e alunos a oportunidade melhorar sua</p><p>auto estima.</p><p>Graduação em radialismo</p><p>Mais recentemente, foi registrado o curso de</p><p>graduação em Radialismo no qual são formados</p><p>profissionais aptos a produzir programas de rádio.</p><p>Segundo o artigo 5° da Constituição Brasileira, que</p><p>garante a qualquer brasileiro o direito de se</p><p>comunicar por qualquer meio, e que os meios de</p><p>comunicação jamais devem ser objetos de</p><p>monopólio e oligopólio.</p><p>fonte: Wikipedia</p><p>RECEPTOR DE AM</p><p>AM OSCILADOR</p><p>LOCAL</p><p>DETETETOR</p><p>AMPLIF.</p><p>RF</p><p>ANTENA</p><p>BPF</p><p>455kHzBPF MIX</p><p>SINTONIA</p><p>SINTONIZADOR</p><p>FIFI PRÉ POTÊNCIA</p><p>VOLUME</p><p>CAG</p><p>RECEPTOR DE RÁDIO AM</p><p>RF</p><p>AF</p><p>figura 1</p><p>Para captar os sinais transmitidos pelas emissoras</p><p>que modulam sua portadores em amplitude,</p><p>existem aparelhos receptores chamados RÁDIOS,</p><p>disponíveis ao consumidor desde a década de 30</p><p>do século passado, como vimos nas figuras</p><p>anteriores. Mas como nosso aparelho doméstico</p><p>consegue captar e selecionar apenas uma</p><p>emissora dentre centenas existentes em nossa</p><p>cidade?</p><p>Para entender melhor nosso RÁDIO RECEPTOR,</p><p>vamos acompanhar um diagrama em blocos</p><p>simplificado de um receptor doméstico como mostra</p><p>a figura 1.</p><p>Vamos analisar bloco por bloco deste diagrama, e</p><p>depois detalhar cada um deles. O primeiro grande</p><p>bloco (tracejado) é chamado de sintonizador,</p><p>sendo dividido em três partes básicas. Este</p><p>"sintonizador" tem a função de captar todos os</p><p>sinais de AM na faixa de OM e selecionar apenas</p><p>uma emissora de acordo com o controle acessível</p><p>ao usuário (sintonia); amplificar este pequeno sinal</p><p>e "transformá-lo" numa portadora de frequência</p><p>intermediária padrão (FI) para todas as emissoras.</p><p>Amplificador de FI: esta etapa consiste num</p><p>circuito amplificador básico, só que geralmente</p><p>utilizando amplificadores sintonizados em uma</p><p>frequência intermediária, chamada comumente de</p><p>FI, que no rádio AM (Ondas Tropicais, Ondas</p><p>Médias e Ondas Curtas) será de 455 kHz para todas</p><p>as emissoras.</p><p>Detector de envoltória: este circuito na realidade é</p><p>um circuito Demodulador de AM, onde demodular</p><p>significa "tirar a modulação". Este circuito irá se</p><p>carregar com os picos da variação de amplitude da</p><p>portadora e com isso recuperar o sinal modulante,</p><p>que no caso, será o áudio, sendo a portadora</p><p>eliminada.</p><p>CAG: o circuito de Controle Automático de Ganho</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>111ELETRÔNICA AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>Cv</p><p>T1</p><p>L2L1</p><p>figura 2</p><p>figura 3</p><p>(CAG) também é chamado de AGC em inglês; sua</p><p>função é controlar o ganho do 1° estágio</p><p>amplificador de FI, para que os sinais mais fracos</p><p>(emissoras distantes) tenham a mesma amplitude</p><p>final dos sinais mais fortes (emissoras próximas).</p><p>Para isso, o circuito CAG irá integrar uma amostra</p><p>do sinal demodulado e realimentar negativamente o</p><p>1° amplificador de FI, ou seja, quando maior for a</p><p>amplitude do sinal na antena, menos ganho terá</p><p>este amplificador.</p><p>Pré-amplificador: o sinal de AM (RF), depois de</p><p>demodulado, já se torna o sinal de áudio (AF) que</p><p>está dentro da faixa audível. Apesar disso, ele tem</p><p>baixa amplitude e potência e portanto deverá sofrer</p><p>uma pré-amplificação em tensão e corrente, antes</p><p>de entrar na etapa final de potência. Este estágio</p><p>tem seu ganho ajustado pelo controle de volume,</p><p>também acessível ao usuário.</p><p>Amplificador de potência: este último estágio, irá</p><p>amplificar o sinal de áudio atingindo um grande</p><p>nível de tensão e corrente, de acordo com as</p><p>dimensões e potência do aparelho, indo finalmente</p><p>excitar o alto-falante, ligado à saída de som,</p><p>gerando as vibrações sonoras que excitarão os</p><p>nossos ouvidos.</p><p>SINTONIZADOR</p><p>Já tínhamos visto anteriormente que cada</p><p>emissora, possui uma frequência específica de</p><p>transmissão, sendo que em uma dada localidade,</p><p>não se pode ter duas emissoras trabalhando com a</p><p>mesma frequência de portadora. Como o espaço</p><p>reservado para cada emissora é no máximo de</p><p>10kHz e a faixa de OM possui á sua disposição</p><p>1.110kHz, teremos cerca de 111 emissoras</p><p>somente na faixa de OM.</p><p>Para captarmos somente uma dessas muitas</p><p>emissoras, em primeiro lugar teremos que ter uma</p><p>antena, cujo objetivo é concentrar a pequena</p><p>energia eletromagnética que chega ao receptor. O</p><p>problema é que esta antena captará praticamente</p><p>todas as emissoras de uma dada faixa, no caso OM</p><p>(Ondas Médias). Logo, além da antena</p><p>necessitaremos de um BPF (Band Pass Filter) ou</p><p>Filtro Passa Faixa, que irá selecionar apenas uma</p><p>faixa de frequência, ou seja, a portadora do canal ou</p><p>emissora que nos interessa. Este filtro que</p><p>seleciona apenas uma faixa de frequência, é</p><p>construído à partir de uma associação de</p><p>capacitores e indutores (bobinas). Como a faixa</p><p>sintonizada deve ser variável, para permitir a</p><p>sintonia ou seleção de várias emissoras, devemos</p><p>ter um BPF que possa alterar sua faixa de atuação.</p><p>Desta forma, no circuito tanque (indutor e</p><p>capacitor), poderemos ter o indutor variando sua</p><p>indutância, ou na maioria dos casos, um capacitor</p><p>que também poderá alterar de valor, chamado de</p><p>capacitor variável. Utilizaremos um capacitor</p><p>variável como parte do</p><p>BPF associado a um ou mais indutores fixos, como</p><p>na figura 2.</p><p>Apesar dos circuitos de sintonia trabalharem na sua</p><p>maioria com capacitores variáveis, podem também</p><p>trabalhar com alteração do valor da indutância que</p><p>fica em paralelo com o capacitor. A figura 3, mostra</p><p>como podemos fazer para variar a indutância neste</p><p>componente.</p><p>Podemos variar a indutância de um indutor de</p><p>várias maneiras:</p><p>1 - indutor com núcleo variável: além da amostra</p><p>simples da variação da indutância da figura 3, onde</p><p>um parafuso pode ser introduzido no interior do</p><p>indutor para aumentar ou diminuir sua indutância,</p><p>alguns dispositivos industriais são construídos com</p><p>esta base de raciocínio, como mostra a figura 4.</p><p>Nele vemos que ao introduzir um núcleo metálico ou</p><p>de ferrite, concentramos as linhas de força do</p><p>campo eletromagnético, aumentando assim, a</p><p>indutância do componente. A quantidade de espiras</p><p>do componente, bem como a bitola do fio,</p><p>dependerá em que frequência queremos trabalhar,</p><p>sendo que ao retirarmos o núcleo, trabalharemos</p><p>em uma maior frequência (menor indutância).</p><p>2 -Alteração mecânica de indutância: na figura 5,</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>112 ELETRÔNICAAMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>figura 4</p><p>1 - roldana que fará o contato</p><p>entre duas espiras do indutor</p><p>2 - eixo que será o tape central deste indutor</p><p>3 - eixo que é acoplado a outro dispositivo para</p><p>produzir movimentos circulares</p><p>figura 5figura 5</p><p>figura 6</p><p>figura 7</p><p>figura 8</p><p>vemos um indutor de alta corrente, que altera sua</p><p>indutância através de um “TAP” ou terminal no meio</p><p>do indutor. Para variar a indutância, o corpo do</p><p>indutor é girado e o contato ou "tap" vai sendo</p><p>deslocado, alterando o valor do indutor dos</p><p>extremos em relação ao “tap”. Funciona de maneira</p><p>muito semelhante ao potenciômetro.</p><p>3 - Alteração do indutor por movimento de</p><p>tambores: Na figura 6 temos dois tambores, sendo</p><p>um deles</p><p>de cerâmica com cavidades onde uma fita</p><p>metálica se encaixa, permitindo que os cabos</p><p>fiquem a uma pequena distância um dos outros. O</p><p>segundo tambor é metálico, sendo que o cabo</p><p>também pode ser enrolado neste. O valor do indutor</p><p>será o resultado do cabo que está no primeiro</p><p>tambor, visto que o segundo tambor sendo metálico</p><p>curto circuita os cabos presentes em seu corpo, não</p><p>permitindo criação de indutância, bem como</p><p>resistividade do material, girando o tambor de</p><p>baixo, que pode ser feito de forma milimétrica,</p><p>teremos o aumento ou a diminuição da quantidade</p><p>do fio enrolado no tambor de cima, alterando assim</p><p>a indutância.</p><p>A sintonia com capacitores variáveis:</p><p>Como dissemos, os primeiros circuitos de seleção</p><p>de frequência ou sintonia, podiam ser construídos</p><p>tanto com indutores variáveis como capacitores</p><p>variáveis. Este último, pode ser visto na figura 7,</p><p>com o capacitor variável miniatura, além do</p><p>capacitor variável metálico, na figura 8.</p><p>Usar indutores variáveis no circuito tanque foi a</p><p>opção escolhida para equipamentos móveis ou</p><p>portáteis, que não alteram a posição do núcleo que</p><p>sofre a influência de "solavancos" ou "baques". Já o</p><p>capacitor variável metálico, seria facilmente</p><p>deslocado de sua posição, alterando assim a</p><p>frequência do circuito ressonante. Com o advento</p><p>dos capacitores variáveis miniatura, foi possível</p><p>construir rádios portáteis, com pouca chance de</p><p>movimentação das placas móveis por influência de</p><p>movimentos externos inesperados.</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>113ELETRÔNICA AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>Assim, a opção pelos capacitores variáveis</p><p>metálicos de grande porte, ficou restrita a</p><p>equipamentos que não necessitavam ser movidos</p><p>de sua posição ou em equipamentos embarcados,</p><p>ficando os indutores variáveis para equipamentos</p><p>que sofriam estas instabilidades. Com o advento do</p><p>diodo varicap (diodo que varia sua capacitância</p><p>conforme a tensão aplicada), tanto os capacitores</p><p>variáveis quanto os indutores, foram abandonados</p><p>na maioria dos projetos de baixa corrente e</p><p>pequeno porte, sobrevivendo ainda somente em</p><p>equipamentos de grande porte ou potência.</p><p>Como nos dias de hoje, temos equipamentos que</p><p>ainda utilizam os capacitores variáveis miniaturas,</p><p>faremos nossa análise em um receptor comercial</p><p>que utiliza desses componentes.</p><p>Podemos ver os detalhes do circuito de entrada na</p><p>figura 9.</p><p>Neste circuito temos um BPF formado por L2 e CV.</p><p>Como CV é um capacitor variável, poderemos</p><p>alterar a frequência de ressonância através da</p><p>alteração básica das placas deste capacitor. Desta</p><p>forma selecionaremos somente a emissora que nos</p><p>interessa.</p><p>O capacitor variável mostrado na figura 10, possui</p><p>dielétrico de ar, diferente do capacitor variável</p><p>miniatura que possui dielétrico de poliéster. Assim,</p><p>como o de miniatura possui no mínimo duas seções</p><p>distintas, ou seja, dois conjuntos de capacitores que</p><p>possuindo o mesmo número de armaduras,</p><p>poderão variar de uma capacitância muito baixa</p><p>(próximo a 10pF) quando ele está aberto (placas</p><p>móveis separadas das placas fixas) até</p><p>capacitâncias altas (próximo a 1nF), quando o</p><p>variável está fechado (placas móveis inseridas junto</p><p>com as placas fixas, mas sem contato).</p><p>Como dissemos, os capacitores variáveis possuem</p><p>no mínimo, dois conjuntos de armaduras, sendo o</p><p>primeiro conjunto utilizado no circuito de sintonia</p><p>(amplificador de RF) e o segundo utilizado no</p><p>circuito oscilador (veremos mais detalhes adiante).</p><p>Quando o capacitor variável possui mais dois</p><p>conjuntos de armaduras, possuem menos lâminas,</p><p>visando trabalhar em frequências maiores, que</p><p>podem ser nas ondas curtas ou até em FM, pois</p><p>quanto maior for a frequência do circuito</p><p>ressonante, menos capacitância deveremos ter e</p><p>consequentemente o número de lâminas do</p><p>capacitor variável cai.</p><p>figura 9</p><p>figura 10</p><p>poucas armaduras para</p><p>trabalhar em frequências</p><p>mais altas (FM).</p><p>capacitores ajustáveis de</p><p>baixo valor, em paralelo</p><p>com as armaduras</p><p>para ajuste fino.</p><p>muitas armaduras para</p><p>trabalhar em frequências</p><p>mais baixas (OM ou OC)</p><p>Cv</p><p>T1</p><p>L2L1</p><p>figura 11</p><p>É muito comum para os rádios trabalhando na faixa</p><p>de ondas médias, utilizar-se de uma antena</p><p>posicionada internamente no receptor e montada</p><p>sobre um bastão de ferrite, transformando as ondas</p><p>eletromagnéticas captadas pela antena em</p><p>variações elétricas de mesma frequência. Isto foi</p><p>mostrado na figura 9. Nesta figura, temos em</p><p>paralelo com o capacitor variável, o indutor L2, que</p><p>recebe a indução do enrolamento L1 e abaixa a</p><p>impedância do sinal captado (menor tensão, mas</p><p>maior poder de corrente). Podemos ver os detalhes</p><p>construtivos do indutor L1/L2 na figura 13.</p><p>O enrolamento formado por L1, que possui muito</p><p>mais espiras do que o enrolamento L2, pode ser</p><p>movido para um lado ou para outro em relação ao</p><p>bastão de ferrite, propiciando um maior ou menor</p><p>A captação dos sinais</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>114 ELETRÔNICAAMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>L1</p><p>BASTÃO DE FERRITE</p><p>PARA ANTENA INTERNA</p><p>DE RECEPTOR AM</p><p>L2</p><p>FERRITE figura 13</p><p>a) amostra (somente um ciclo) do sinal de áudio que</p><p>deve ser transmitido, também chamado de sinal modulante</p><p>b) amostra do sinal do oscilador local do rádio, que deve ter fre-</p><p>quência 455kHz a mais que a frequência que chega da emissora.</p><p>c) portadora já com o sinal de áudio modulando sua amplitude,</p><p>sinal que é transmitido e também sintonizado pelo rádio receptor.</p><p>d) variações de 455kHz, resultantes do batimento entre as frequên-</p><p>cias mostradas em “b” e “c”. O sinal modulante permanece igual.</p><p>figura 14</p><p>nível de captação do sinal das emissoras. Já o</p><p>enrolamento L2 é menor e está ligado em paralelo</p><p>com CV, permitindo a seleção das frequências que</p><p>seguirão à diante. Como dissemos, este bastão é</p><p>usado para OM, sendo que para ondas curtas, dá-</p><p>se preferência à antena telescópica.</p><p>Uma vez solucionado o problema da antena e do</p><p>seletor de estação, temos que pensar na</p><p>amplificação do sinal RF captado e como</p><p>posteriormente retirar a portadora do sinal</p><p>modulante. Como o sinal captado pela antena, que</p><p>no caso é um bastão de ferrite, possui uma</p><p>intensidade mínima (em torno de uV), os circuitos</p><p>amplificadores seguintes deverão ter uma alta</p><p>impedância de entrada, para permitir que esses</p><p>sinais de muito pouca amplitude possam criar</p><p>tensões sobre resistores e à partir disso, polarizar</p><p>transistores.</p><p>Quando aumentamos a impedância de um circuito</p><p>ele torna-se um captador de uma série de outros</p><p>sinais e interferências, exigindo que a cada</p><p>amplificação tenhamos um circuito sintonizado na</p><p>emissora que se quer.</p><p>Isto demandaria cerca de 3 ou 4 circuitos</p><p>amplificadores sintonizados, que no caso de OM</p><p>(ondas Médias) iria de 535 kHz até 1650 kHz, o que</p><p>nos traz grandes problemas em sua amplificação e</p><p>principalmente na sua demodulação, já que para</p><p>frequências diferentes devemos usar filtros de</p><p>diferentes valores (principalmente capacitores).</p><p>Para resolver este problema foi utilizado um</p><p>sistema para "transformar" todas as portadoras das</p><p>emissoras para uma única portadora de frequência</p><p>igual para todas as emissoras, que foi chamada de</p><p>Frequência Intermediária, ou simplesmente FI.</p><p>HETERODINAGEM</p><p>O processo de heterodinagem é o processo de</p><p>"misturar" dois sinais de frequências diferentes</p><p>(hétero) e retirar dessa "mistura" um único sinal que</p><p>tenha uma frequência diferente, mas mantenha</p><p>todas as "informações" contidas nos dois sinais que</p><p>se misturaram (sinal modulante por exemplo). Este</p><p>processo se baseia em propriedades físicas de</p><p>sinais elétricos que oscilam no tempo; esses sinais</p><p>quando tem frequências diferentes e de alguma</p><p>maneira se misturam, vão interferir um no outro</p><p>gerando uma espécie de batimento entre as</p><p>frequências, desse batimento surgirão além dos</p><p>dois sinais envolvidos, mais dois sinais que terão as</p><p>mesmas variações dos sinais originais, e portanto</p><p>manterão as mesmas informações (variações de</p><p>baixa frequência)</p><p>no emissor irá</p><p>alterar a polarização da junção base-emissor, com</p><p>isso alterando a corrente circulante por ela, e</p><p>consequentemente alterando também a corrente</p><p>coletor-emissor. Neste caso teremos no coletor do</p><p>transistor um sinal amplificado em tensão, mas</p><p>agora não teremos a inversão de fase, que ocorre</p><p>quando o sinal entra pela base do transistor. Pois no</p><p>semiciclo positivo, o sinal do emissor aumentará</p><p>sua tensão, e a corrente base-emissor irá diminuir e</p><p>assim o transistor aumentará sua resistência</p><p>interna, diminuindo a corrente coletor-emissor e</p><p>causando uma menor queda de tensão sobre R1</p><p>(resistor de coletor), e portanto aumentando a</p><p>tensão no coletor; no semiciclo negativo, teremos o</p><p>processo inverso, fazendo a tensão de coletor</p><p>diminuir, como mostra a figura 10.</p><p>Esta configuração também é aplicada a transistores</p><p>PNP, e terá as mesmas características do transistor</p><p>NPN em configuração base comum, como mostra a</p><p>figura 11.</p><p>O grande inconveniente desta configuração, é que</p><p>o sinal será amplificado em tensão (pela relação</p><p>entre resistor de emissor e coletor), mas não terá</p><p>ganho em corrente já que a corrente sobre R2 de</p><p>emissor será fornecida pelo próprio sinal, não</p><p>podendo aproveitar o fator de amplificação b (Beta)</p><p>do transistor para a corrente.</p><p>O CAPACITOR PARASITA DA JUNÇÃO</p><p>COLETOR-BASE</p><p>Para que o transistor funcione corretamente, já</p><p>vimos que a junção base-emissor deverá ser</p><p>polarizada diretamente com aproximadamente</p><p>0,6V (para transistores de silício) e sua junção</p><p>coletor-base deverá permanecer inversamente</p><p>polarizada, para que não haja corrente entre coletor</p><p>e base, para um transistor NPN como mostra a</p><p>figura 12.</p><p>Quando a junção coletor-base está inversamente</p><p>polarizada é criada uma “barreira” formada pelo</p><p>campo elétrico do coletor e da base. Logo, teremos</p><p>a formação de um “isolante” dielétrico entre base e</p><p>coletor. Ao termos um dielétrico isolador entre dois</p><p>pontos que estão ligados a condutores que, por sua</p><p>vez serão ligados a uma fonte de tensão, teremos aí</p><p>a criação de um CAPACITOR (figura 13), que na</p><p>prática não foi desejado, mas que surge da própria</p><p>construção física do transistor. O valor deste</p><p>“capacitor”, que terá seu efeito aplicado</p><p>paralelamente a junção coletor-base, será de</p><p>alguns pico-farads (capacitor de baixo valor);</p><p>quanto maior ou mais potente for este transistor,</p><p>maior será a junção coletor-base, podendo em</p><p>alguns transistores chegar até a alguns nano-</p><p>farads.</p><p>O grande inconveniente deste capacitor parasita é</p><p>que nos circuitos amplificadores, o sinal do coletor</p><p>será acoplado para a base através de carga e</p><p>descarga deste capacitor, fazendo uma</p><p>realimentação negativa de sinal; como o sinal do</p><p>coletor está invertido em relação ao sinal da base,</p><p>essa realimentação irá cancelar parte do sinal da</p><p>base, fazendo com que a amplificação do seja</p><p>prejudicada, à medida que a frequência do sinal</p><p>aumenta. Felizmente, como o capacitor parasita é</p><p>1,8V</p><p>1,2V</p><p>+12V+12V</p><p>R1</p><p>1kW</p><p>R2</p><p>200W</p><p>R3</p><p>10kW</p><p>R4</p><p>2,2kW</p><p>Q1</p><p>IN</p><p>OUT</p><p>CONFIGURAÇÃO</p><p>BASE COMUM</p><p>PARA TRANSISTOR NPN</p><p>C1</p><p>+9V</p><p>+1,8V</p><p>+6V</p><p>+1,2V</p><p>+3V</p><p>+0,6V</p><p>+8V</p><p>+11,2V</p><p>+6V</p><p>+10,8V</p><p>+4V</p><p>+10,4V</p><p>10,2V</p><p>10,8V</p><p>+12V+12V</p><p>R1</p><p>1kW</p><p>R2</p><p>200W</p><p>R3</p><p>10kW</p><p>R4</p><p>2,2 kW</p><p>Q2</p><p>IN</p><p>OUT</p><p>CONFIGURAÇÃO</p><p>BASE COMUM</p><p>PARA TRANSISTOR PNP</p><p>C1</p><p>PN P N</p><p>COLETOR EMISSOR</p><p>PN</p><p>COLETOR</p><p>COLETOR</p><p>BASE</p><p>figura 12</p><p>figura 13</p><p>figura 10</p><p>figura 11</p><p>de baixo valor (de 1 a 10pf normalmente), esse</p><p>fenômeno só irá ter grande importância para sinais</p><p>de alta frequência, já que a reatância do capacitor</p><p>pa ra s ina is de ba ixa</p><p>frequência é muito alta e o</p><p>capacitor será praticamente</p><p>uma chave aberta (para</p><p>sinais abaixo de 10 kHz). É</p><p>claro que tudo dependerá do</p><p>transistor que está sendo</p><p>usado, e portanto este efeito</p><p>capacitivo da junção base-</p><p>co le to r, gera lmente é</p><p>fornecido pelo fabricante</p><p>i n d i c a n d o a m á x i m a</p><p>frequência de trabalho, para</p><p>que o transistor mantenha o</p><p>seu ganho (β).</p><p>Devido a esse problema da capacitância parasita,</p><p>quando queremos trabalhar com sinais de alta</p><p>frequência (acima de 1MHz), normalmente</p><p>utilizamos a configuração de base comum, já que o</p><p>sinal não estará entrando por este terminal e com</p><p>isso a realimentação do sinal do coletor para a</p><p>base, via capacitor parasita, não irá alterar a tensão</p><p>deste terminal do transistor, sendo ele preso à uma</p><p>tensão de polarização proveniente de um divisor de</p><p>tensão resistivo, e portanto, não prejudicando a</p><p>amplificação do sinal. Por isso, quando</p><p>encontramos esta configuração em circuitos, temos</p><p>uma razoável amplificação de tensão e também</p><p>trabalhamos com altas frequências, acima de</p><p>1MHz. A configuração pode ser usada tanto para</p><p>transistores NPN como PNP.</p><p>PRÉ-AMPLIFICADORES</p><p>Os pré-amplificadores normalmente se utilizam de</p><p>transistores em classe A, como já foi comentado</p><p>anteriormente. Vamos analisar alguns tipos de pré-</p><p>amplificadores que utilizam transistores na</p><p>polarização classe A. Primeiramente, vamos</p><p>estudar o pré-amplificador para cápsula cerâmica,</p><p>que foi muito utilizado para amplificar os sinais</p><p>captados pelos antigos toca-discos (pick-up), que</p><p>tinham agulhas presas a cristais cerâmicos. Este</p><p>pré-amplificador (figura 15), apresenta alta</p><p>impedância de entrada e foi feito para amplificação</p><p>de sinais em torno de 500mVpp. Sendo assim, não</p><p>necessitará de uma grande taxa de amplificação,</p><p>trabalhando somente com um transistor. Este</p><p>transistor possui uma polarização chamada de</p><p>automática, ou seja, a polarização da base é</p><p>proveniente do coletor.</p><p>Inicialmente podemos dizer que Q1 está cortado,</p><p>manifestando em seu coletor a tensão de</p><p>alimentação (12V) e com isso uma pequena</p><p>corrente circulará de base para emissor via R3,</p><p>fazendo Q1 ser polarizado de coletor para emissor</p><p>(menor resistência) e consequentemente</p><p>abaixando a tensão de coletor. Mas, quando a</p><p>tensão de coletor diminui, e deste ponto é gerada a</p><p>corrente que vai para a base, também diminuirá a</p><p>corrente de base, até que "automaticamente" o</p><p>sistema alcance uma determinada tensão de</p><p>coletor que polarize a base, tornando-se estável. Se</p><p>Q1 for mais polarizado, mais a tensão de coletor</p><p>diminuirá, diminuindo também a corrente de base e</p><p>assim se despolarizando, fazendo sua tensão de</p><p>coletor voltar a estabilizar.</p><p>Vamos agora dimensionar o circuito: Para que este</p><p>circuito funcione corretamente a tensão sobre Q1</p><p>deverá ser 1x ou 1,5x a tensão do resistor de coletor</p><p>(R4); como R5 tem um valor de resistência muito</p><p>baixa em relação a de coletor, podemos desprezá-</p><p>11ELETRÔNICA AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>+12V+12V</p><p>Q1</p><p>CAPACITOR</p><p>PARASITA</p><p>EMISSOR</p><p>COMUM</p><p>GANHO</p><p>FASE</p><p>DA SAÍDA</p><p>IMPEDÂNCIA</p><p>ENTRADA SAÍDA</p><p>COLETOR</p><p>COMUM</p><p>BASE</p><p>COMUM</p><p>tensão e</p><p>corrente</p><p>só</p><p>corrente</p><p>só</p><p>tensão</p><p>invertida</p><p>a mesma</p><p>a mesma baixa alta</p><p>média</p><p>e alta</p><p>baixa</p><p>média</p><p>ou alta</p><p>altamédia</p><p>baixa e</p><p>média</p><p>baixa e</p><p>média</p><p>+12V</p><p>OUT</p><p>R1</p><p>1MW</p><p>R2</p><p>2,2MW</p><p>R3</p><p>2,2MW</p><p>R4</p><p>10kW</p><p>R5</p><p>330W</p><p>R6</p><p>22kW</p><p>C1</p><p>C2</p><p>2,2 Fm</p><p>C4</p><p>47 Fm</p><p>C5</p><p>10 Fm</p><p>C3</p><p>47pF</p><p>Q1</p><p>IN</p><p>+12V</p><p>OUT</p><p>R1</p><p>1MW</p><p>R2</p><p>2,2MW</p><p>R3</p><p>2,2MW</p><p>R4</p><p>10kW</p><p>R5</p><p>330W</p><p>R6</p><p>22kW</p><p>C1</p><p>C2</p><p>2,2 Fm</p><p>C4</p><p>47 Fm</p><p>C5</p><p>10 Fm</p><p>C3</p><p>47pF</p><p>Q1</p><p>IN</p><p>figura 16</p><p>figura 14</p><p>figura 15</p><p>RESUMO DAS CONFIGURAÇÕES DOS TRANSISTORES</p><p>lo, restando sobre Q1 a tensão de 6V a 8V, que será</p><p>a tensão de coletor que necessitamos. A partir desta</p><p>tensão poderemos calcular a corrente circulante</p><p>pelos terminais coletor-emissor e calcular a tensão</p><p>sobre R5, que será a mesma do emissor de Q1;</p><p>uma vez fixada a tensão de emissor já saberemos a</p><p>tensão de base de Q1. Este dimensionamento do</p><p>circuito é apenas teórico e pode não ser o valor das</p><p>tensões práticas finais, mas serve para</p><p>exercitarmos a análise teórica de um pré-</p><p>amplificador classe A.</p><p>Continuando a análise deste pré-amplificador, os</p><p>resistores R4, R3 e R5 são pré-polarizadores de Q1</p><p>(classe A). Podemos perceber que não existe na</p><p>base um resistor ligado à massa para estabilizar</p><p>esta pré-polarização; a falta deste resistor se deve</p><p>contidas neles. Mas, a frequência</p><p>desses novos sinais será correspondente à soma e</p><p>diferença dos dois sinais originais. No início deste</p><p>capitulo, já tínhamos estudado este fenômeno, com</p><p>poucos detalhes, na modulação em AM gerando</p><p>duas bandas laterais: a superior (soma das</p><p>frequências dos dois sinais) e a inferior (diferença</p><p>das frequências dos dois sinais) dando origem a</p><p>modulação DSB. A figura 14, mostra os sinais que</p><p>compõem o processo de heterodinagem.</p><p>Voltando ao nosso sintonizador AM, podemos</p><p>utilizar a heterodinagem para mudar a frequência</p><p>da portadora da emissora para uma frequência fixa</p><p>chamada FI, que tornará mais fácil o seu</p><p>processamento (amplificação e demodulação).</p><p>Para isso, devemos gerar um novo sinal para</p><p>"misturar" com a portadora. Assim, necessitamos</p><p>de um oscilador, chamado de local por estar</p><p>presente no receptor que tem a função de gerar um</p><p>segundo sinal para criar um processo de</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>115ELETRÔNICA AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>OSCILADOR</p><p>LOCAL</p><p>AMPLIF.</p><p>RF</p><p>ANTENA</p><p>BPF</p><p>BPF</p><p>455kHzMIX</p><p>CONTROLE</p><p>DE SINTONIA</p><p>DIAGRAMA DO SINTONIZADOR</p><p>FI</p><p>figura 15</p><p>figura 16</p><p>OSCILADOR</p><p>LOCAL</p><p>AMPLIF.</p><p>RF</p><p>ANTENA</p><p>BPF</p><p>BPF</p><p>455kHzMIX</p><p>FI</p><p>freqüência ajustada</p><p>em 1455 kHz</p><p>freqüência sintonizada</p><p>em 1000 kHz</p><p>+</p><p>(soma)</p><p>(diferença)</p><p>1455 kHz 2455 kHz</p><p>1000 kHz</p><p>455 kHz</p><p>455 kHz</p><p>(osc local)</p><p>(portadora)</p><p>nova portadora</p><p>de FI</p><p>várias emissoras</p><p>figura 17</p><p>heterodinagem.</p><p>Através da mistura do sinal gerado pelo oscilador</p><p>local e da portadora da emissora (captada pela</p><p>antena e selecionada pelo BPF), teremos uma</p><p>heterodinagem gerando dois sinais novos, cuja</p><p>frequência será a soma e a diferença dos primeiros</p><p>sinais.</p><p>Nesse processo, nos interessará somente o sinal</p><p>de frequência correspondente à diferença entre a</p><p>portadora da emissora e o oscilador local, e sendo</p><p>assim, teremos um filtro BPF na saída do circuito</p><p>chamado de misturador, que irá deixar passar</p><p>apenas o sinal da Frequência Intermediária (FI)</p><p>como mostra o diagrama da figura 15.</p><p>Como queremos como resultante uma frequência</p><p>de FI fixa para todas as emissoras, devemos variar a</p><p>frequência do oscilador local do mesmo modo que a</p><p>frequência da portadora sintonizada. Então teremos</p><p>no oscilador um tanque ressonante de frequência</p><p>variável e para isso utilizaremos um indutor fixo e</p><p>um capacitor variável, o mesmo capacitor do filtro</p><p>BPF, que será duplo, como já comentado. Deste</p><p>modo, quando variarmos o filtro BPF para sintonizar</p><p>a emissora estaremos variando juntamente o valor</p><p>do oscilador local. Para quê este sistema funcione</p><p>corretamente, a frequência do oscilador local</p><p>deverá sempre ser igual a frequência da portadora</p><p>sintonizada mais a frequência da FI. Para recepção</p><p>dos sinais na faixa de AM (OT, OM e OC), foi</p><p>adotada a frequência intermediária (FI) de 455kHz,</p><p>que se tornou padrão para todos os receptores.</p><p>Logo, o oscilador local deverá ter sempre a</p><p>frequência de 455 kHz + Frequência da portadora</p><p>sintonizada e o BPF de saída deverá estar fixo em</p><p>455 kHz. Vamos tomar como exemplo a rádio</p><p>Record de 1000kHz. Neste caso, o BPF</p><p>sintonizador (amplificador de RF) estará ajustado</p><p>em 1000 kHz, deixando passar a faixa de frequência</p><p>de 995 a 1005 kHz (aproximadamente). Nosso</p><p>oscilador local (situado no receptor) acompanhará o</p><p>ajuste do BPF sintonizador, gerando uma</p><p>frequência de 1455 kHz (455kHz a mais que a</p><p>frequência do sinal sintonizado que no caso é a</p><p>Record). Essas frequências serão "misturadas" no</p><p>circuito "MIX" ou misturador, saindo do mix quatro</p><p>frequências básicas, sendo um deles o 1.000 kHz</p><p>da portadora da Record, 1455 kHz do oscilador</p><p>local, 2455 kHz da soma do batimento entre a</p><p>portadora e o oscilador e por fim 455 kHz que será a</p><p>diferença entre a portadora e o oscilador. Desses</p><p>quatro sinais, o BPF de saída deixará passar</p><p>apenas o sinal de 455 kHz, que será a nova</p><p>portadora do sinal da emissora em Frequência</p><p>Intermediária (FI), como na figura 16.</p><p>Podemos tomar outro exemplo, onde a rádio Globo,</p><p>cuja frequência de portadora é de 1100 kHz (1,1</p><p>GHz) e com uma faixa de transmissão de 1095 a</p><p>1105 kHz (com a banda lateral superior e inferior),</p><p>teremos que sintonizar o BPF da entrada em 1100</p><p>kHz e com isto estaremos colocando o oscilador</p><p>local na frequência de 1555 kHz (455 kHz a mais</p><p>que o BPF de entrada). Assim, o sinal da emissora,</p><p>será sintonizado indo até o misturador, o mesmo</p><p>ocorrendo com o sinal do oscilador. Destes, haverá</p><p>o batimento dos sinais, gerando além deles, mais</p><p>dois, sendo um com frequência de 2655 kHz (soma</p><p>das frequências com alteração na amplitude) e</p><p>outro de 455 kHz (diferença das frequências</p><p>também com as mesmas variações de amplitude).</p><p>Como temos no misturador 4 faixas de frequências</p><p>(portadora da emissora, frequência do oscilador,</p><p>soma entre as duas primeiras e diferença entre as</p><p>duas primeiras), deveremos utilizar um BPF (filtro</p><p>passa faixa) sintonizado na frequência de 455kHz,</p><p>sintonizando somente a diferença entre o sinal da</p><p>emissor e do oscilador local, mantendo as variações</p><p>na amplitude, sinal de áudio que nos interessa;</p><p>sendo assim o sinal da emissora "rádio Globo"</p><p>estará agora em uma nova portadora de 455kHz.</p><p>Como neste circuito sintonizador não importa a</p><p>frequência da portadora da emissora, todas</p><p>passarão depois</p><p>do misturador, para uma</p><p>m e s m a f r e q u ê n c i a</p><p>intermediária que chamaremos</p><p>simplesmente de FI. O aspecto</p><p>de uma bobina de FI com sua</p><p>blindagem pode ser vista na</p><p>figura 17.</p><p>Como dissemos anteriormente,</p><p>os aparelhos modernos de</p><p>r á d i o r e c e p t o r e s o u</p><p>Microsystems com rádios AM e</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>116 ELETRÔNICAAMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>figura 18</p><p>figura 19</p><p>FI</p><p>Para melhor entendermos o funcionamento de um</p><p>receptor de rádio AM temos um circuito didático na</p><p>figura 20, baseado num modelo de rádio receptor de</p><p>AM comercial. Vamos fazer a análise detalhada</p><p>deste, desde a antena até o alto-falante.</p><p>SINTONIZADOR: O circuito sintonizador pode ser</p><p>visto em mais detalhes na figura 21, que é parte da</p><p>figura 20. Os sinais eletromagnéticos das</p><p>emissoras é captado pela antena (bastão de ferrite)</p><p>e induzido no secundário do transformador T1 na</p><p>forma de uma corrente oscilante nas mesmas</p><p>frequências das portadoras das emissoras. No</p><p>secundário de T1 teremos também uma seção do</p><p>capacitor variável “Ca”, que juntos formam um BPF</p><p>( f i l t ro passa fa ixa). De acordo com o</p><p>posicionamento do capacitor “Ca”, teremos uma</p><p>frequência de ressonância que sintonizará uma</p><p>emissora específica, sendo esta portadora da</p><p>emissora levada até a base do transistor Q1, onde</p><p>será amplificada. O transistor Q1 também receberá</p><p>em seu coletor outro circuito ressonante, formado</p><p>por “Cb” e transformador T2, que oscilarão com uma</p><p>frequência maior em 455kHz em relação ao circuito</p><p>formado por T1 e Ca. O lado de baixo de T2 levará</p><p>uma realimentação positiva até o secundário do</p><p>transformador T1, chegando até a base do</p><p>transistor, intensificando a polarização gerada no</p><p>enrolamento de T2. Assim, teremos na base de Q1,</p><p>tanto a frequência de sintonia (emissora) quanto a</p><p>frequência maior do oscilador, resultando em</p><p>amplificação múltipla dos dois sinais.</p><p>CIRCUITO DE UM RECEPTOR DE ONDAS MÉDIAS</p><p>FM não utilizam mais sintonizadores com capacitor</p><p>variável mecânico, ou seja, o usuário não mais terá</p><p>que girar um "botão" para sintonizar sua rádio, ou</p><p>mesmo olhar num "DIAL" (mostrador) analógico</p><p>com ponteiro movido por uma "cordinha". Agora a</p><p>maioria dos aparelhos utiliza sintonizadores com</p><p>diodos varicap, comandados por uma tensão de</p><p>c o n t r o l e g e r a d a d i g i t a l m e n t e p e l o</p><p>microprocessador, comandado por toques dos</p><p>dedos em um painel frontal ou manipulando um</p><p>controle remoto. Além disso, todos os comandos,</p><p>bem como a frequência escolhida, são mostradas</p><p>em um "display" digital, como vemos na figura 18.</p><p>Estes circuitos sintonizadores</p><p>à</p><p>necessidade de termos uma alta impedância de</p><p>entrada e se colocássemos um resistor à massa,</p><p>iríamos abaixar a impedância de entrada deste</p><p>amplificador, dificultando a aparição da tensão na</p><p>entrada do pré-amplificador. Além do sistema de</p><p>"polarização automática" já comentada, temos no</p><p>emissor de Q1 um capacitor C4, que irá integrar a</p><p>tensão de emissor dando maior estabilidade a</p><p>pequenas oscilações de tensão, o que dará mais</p><p>ganho em tensão às variações do sinal. Como</p><p>temos um ganho de tensão de 30, este capacitor</p><p>aumentará o ganho para 50 ou mais. Em paralelo</p><p>com a junção coletor-base, temos o capacitor C3 de</p><p>baixo valor (47pf) que servirá de realimentação para</p><p>sinais de alta frequência, fazendo com que este</p><p>circuito não amplifique frequências acima de</p><p>50kHz, eliminando ruídos indesejáveis que estão</p><p>nesta faixa. Apesar disto, o capacitor não interfere</p><p>na faixa de áudio que vai de 20Hz a 20kHz. Temos</p><p>na entrada do pré-amplificador, um resistor ligado a</p><p>massa de 2,2MW (R2), que determinará a</p><p>impedância de entrada do circuito, impedindo que o</p><p>circuito fique "em aberto" para receber ruídos de</p><p>baixa amplitude que interfeririam no áudio; ainda</p><p>resta o capacitor C1 paralelo a R1 na entrada do</p><p>circuito, que irá equalizar a resposta em frequência</p><p>do amplificador, para as altas frequências (acima de</p><p>10kHz). Este capacitor será um resistor de baixo</p><p>valor enviando um sinal de maior amplitude para o</p><p>pré-amplificador; para as baixas frequências este</p><p>capacitor será praticamente uma chave aberta,</p><p>diminuindo o nível do sinal enviado ao pré-</p><p>amplificador, que será limitado pelo valor de R1</p><p>(1MW). Este tipo de equalização é necessária</p><p>devido à resposta em frequência do toca disco, que</p><p>tem um ganho maior nas baixas frequências, devido</p><p>ao sistema mecânico de vibração e captação pelo</p><p>cristal cerâmico, e este pré-amplificador tenta</p><p>deixar mais plano o nível do sinal amplificado da</p><p>faixa de frequência audível, de 20Hz a 20kHz.</p><p>Vamos estudar agora outro pré-amplificador,</p><p>ut i l izado nas entradas "AUXILIAR" dos</p><p>amplificadores ou receivers. Este pré-amplificador</p><p>pode ser visto na figura 17.</p><p>A entrada auxiliar foi projetada para receber sinais</p><p>com uma média de 0dB, ou seja, sinais com</p><p>1,28Vpp em média. Esta entrada já trabalha com</p><p>sinais pré amplificados por outros aparelhos tais</p><p>com tape-decks, toca-discos, sintonizadores de</p><p>rádio, saídas de áudio de computadores, etc.</p><p>Portanto, sinais que adentram a entrada auxiliar já</p><p>estão com uma boa amplitude, e a única função</p><p>deste pré-amplificador é dar ganho em corrente</p><p>para que o sinal de entrada não sofra distorção ao</p><p>excitar a saída de potência do amplificador. Como já</p><p>foi comentado anteriormente, esta configuração de</p><p>Q1 é chamada de buffer (coletor comum), ou</p><p>simplesmente amplificador de corrente.</p><p>Vamos agora dimensionar este circuito que é</p><p>mostrado na figura 18. O aluno deverá tentar</p><p>resolver este exercício antes de olhar a solução;</p><p>nele, devemos salientar que para encontrarmos as</p><p>tensões corretas do circuito, devemos levar em</p><p>consideração as correntes envolvidas e o ganho do</p><p>transistor, que pode variar de 100 a 800, sendo que</p><p>vamos fixar em 200 o seu β (ganho), que será médio</p><p>para este tipo de transistor.</p><p>SOLUÇÃO: Apesar do dimensionamento do</p><p>circuito ser complexo, em se tratando da aplicação</p><p>de métodos convencionais (cálculos matemáticos</p><p>razoavelmente complexos, com sistemas de</p><p>equações e lei de Ohm), tentaremos simplificar ao</p><p>máximo a solução deste dimensionamento,</p><p>utilizando a lógica e a metodologia da CTA. Caso o</p><p>aluno não entenda completamente a solução dos</p><p>cálculos envolvidos, não deverá ficar preocupado,</p><p>pois sendo o primeiro contato, será natural uma</p><p>12 ELETRÔNICAAMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>+12V</p><p>OUT</p><p>R1</p><p>220W</p><p>R3</p><p>390kW</p><p>R2</p><p>100kW</p><p>R4</p><p>100W</p><p>R5</p><p>5,6kW</p><p>C1</p><p>1 Fm</p><p>C2</p><p>100 Fm</p><p>C3</p><p>2,2 Fm</p><p>Q1</p><p>BC548</p><p>IN</p><p>b = 200</p><p>figura 17</p><p>figura 18</p><p>+12V</p><p>OUT</p><p>R1</p><p>220W</p><p>R3</p><p>390kW</p><p>R2</p><p>100kW</p><p>R4</p><p>100W</p><p>R5</p><p>5,6kW</p><p>C1</p><p>1 Fm</p><p>C2</p><p>100 Fm</p><p>C3</p><p>2,2 Fm</p><p>Q1</p><p>BC548</p><p>IN</p><p>certa dificuldade de compreensão. Apesar disto,</p><p>todo esforço para a compreensão será futuramente</p><p>recompensado, principalmente se o aluno deseja</p><p>ser um excelente projetista de circuitos eletrônicos.</p><p>Em primeiro lugar, devemos entender o circuito,</p><p>onde o transistor pode ser resumido num classe A</p><p>simples, sendo o restante dos componentes</p><p>desprezados, já que contribuem muito pouco para a</p><p>pré-polarização deste; portanto podemos</p><p>simplificar o circuito da figura 18 num circuito</p><p>equivalente da figura 19.</p><p>Neste circuito temos apenas um transistor pré-</p><p>polarizado, onde devemos calcular sua tensão de</p><p>base no ponto "A". Poderíamos pensar que bastaria</p><p>calcular o divisor resistivo formado por R2 e R3 e</p><p>acharíamos a tensão no ponto "A"; mas isso não é</p><p>possível, já que o circuito formado por R2 e R3 não é</p><p>somente série, mas existe uma malha paralela ao</p><p>R3 que será a junção base-emissor e mais o resistor</p><p>de emissor R5. Então devemos separar apenas o</p><p>circuito formado pela polarização da junção base-</p><p>emissor de Q1, ficando resumidamente com o</p><p>circuito da figura 20a.</p><p>Notem que o resistor R5 não pode ser apenas</p><p>considerado como um resistor de 5,6kW, e sim como</p><p>um resistor de 5,6kW que recebe a corrente do</p><p>coletor. Sendo assim, a corrente de base será</p><p>multiplicada (amplificada) pelo fator beta (ganho do</p><p>transistor). Então, para considerarmos que R5</p><p>pertence ao circuito de polarização da base ele</p><p>deverá ser multiplicado pelo fator β do transistor,</p><p>resultando num resistor de 1,1 MW; isso fica claro,</p><p>quando calculamos a queda de tensão sobre R5</p><p>que será agora a corrente de base, vezes 1,1 M</p><p>resultando numa tensão 200 vezes maior do que</p><p>seria se R5 fosse apenas de 5,6k. Isso realmente é</p><p>o correto já que a corrente de coletor é 200 vezes</p><p>maior que a corrente de base.</p><p>O próximo passo será simplificar este circuito da</p><p>figura 20a, resultando no circuito da figura 20b,</p><p>fazendo R3 paralelo ao novo R5, formando um</p><p>resistor equivalente de 290kW. Agora que restou</p><p>apenas 2 resistores, fica fácil dimensionar: R2 será</p><p>1x e Req 2,9x, que dividirá a tensão de 12V, ficando</p><p>com 3,1 V para cada "x". Teremos então o ponto "A"</p><p>com 8,9V, como mostra a figura 20b.</p><p>Agora, retornando ao circuito principal e</p><p>substituindo a tensão na base de Q1, teremos</p><p>também a tensão de emissor de Q1 que será de</p><p>8,3V (0,6V a menos da base). Com a tensão de</p><p>emissor podemos calcular a corrente do coletor que</p><p>será de 1,48mA (8,3V / 5,6k) e a partir dessa</p><p>corrente calculamos a queda de tensão sobre R4,</p><p>que será de 0,1 V e a tensão de coletor de 11,9V,</p><p>como mostra a figura 21. Com isso, terminamos a</p><p>análise de dimensionamento do pré-amplificador</p><p>classe A. Estes cálculos ajudarão o aluno em</p><p>futuros circuitos, mas, caso ainda não tenha</p><p>conseguido entender este dimensionamento,</p><p>deverá voltar a estudar os circuitos com diodos do</p><p>módulo 2, que servem de base para circuitos com</p><p>transistores. VOLTAMOS A SALIENTAR A</p><p>I M P O R T Â N C I A D O M Ó D U L O 1 N A</p><p>COMPREENSÃO E DIMENSIONAMENTO DE</p><p>MALHAS. MUITAS DAS DIFICULDADES</p><p>ENCONTRADAS NA COMPREENSÃO DO</p><p>FUNCIONAMENTO DOS CAPACITORES E</p><p>INDUTORES E MAIS TARDE DO TRANSISTOR,</p><p>ESTÁ BASEADO NA FALTA DE ESTUDOS DOS</p><p>RESISTORES EM SÉRIE E PARALELO E</p><p>CLARO, SUA ANÁLISE DE DEFEITOS.</p><p>ANÁLISE DE DEFEITOS EM PRÉ-</p><p>AMPLIFICADORES</p><p>Vamos estudar agora os defeitos envolvendo pré-</p><p>amplificadores classe A. A análise de circuitos com</p><p>defeitos deve sempre seguir uma lógica como</p><p>mostrada a seguir.</p><p>13ELETRÔNICA AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>+12V+12V</p><p>R3</p><p>390kW</p><p>R2</p><p>100kW</p><p>R5</p><p>5,6kW</p><p>Q1</p><p>BC548</p><p>b = 200</p><p>A</p><p>8,9V</p><p>+12V</p><p>Req</p><p>290kW</p><p>R2</p><p>100kW</p><p>+12V</p><p>R3</p><p>390kW</p><p>R2</p><p>100kW</p><p>b</p><p>1,1MW</p><p>x 5,6kW</p><p>=</p><p>A</p><p>A</p><p>+12V</p><p>OUT</p><p>R1</p><p>220W</p><p>R3</p><p>390kW</p><p>R2</p><p>100kW</p><p>R4</p><p>100W</p><p>R5</p><p>5,6kW</p><p>C1</p><p>1 Fm</p><p>C2</p><p>100 Fm</p><p>C3</p><p>2,2 Fm</p><p>Q1</p><p>BC548</p><p>IN</p><p>11.9V</p><p>8,9V</p><p>8,3V</p><p>figura 20b</p><p>figura 21</p><p>figura 19</p><p>figura 20a</p><p>Em primeiro</p><p>lugar, devemos entender o</p><p>funcionamento do circuito e tentar interpretar, qual</p><p>defeito ele está apresentando; depois devemos</p><p>verificar a polarização dos semicondutores</p><p>(transistores e diodos), e caso ainda não</p><p>encontremos nenhum defeito devemos passar para</p><p>a segunda parte, que será transformar o circuito</p><p>mais complexo em pequenos circuitos mais simples</p><p>e de preferência em circuitos série-paralelos; para</p><p>isso devemos muitas vezes, substituir transistores,</p><p>diodos e capacitores em componentes equivalentes</p><p>como resistores e chaves. O próximo passo será</p><p>colocar as tensões sobre os componentes e</p><p>analisar a proporcionalidade entre as tensões e</p><p>resistências, chegando à parte defeituosa e logo</p><p>após, ao componente defeituoso. O grande método</p><p>da análise de defeitos é usar a lógica e analisar a</p><p>polarização dos componentes. Abaixo, na figura 22</p><p>temos um circuito com defeito, sendo que o aluno</p><p>deverá tentar achar o componente defeituoso à</p><p>partir das tensões indicadas. Somente após,</p><p>conferir a solução do problema.</p><p>SOLUÇÃO</p><p>Vamos começar a análise entendendo qual o defeito</p><p>deste pré-amplificador de cápsula cerâmica; temos</p><p>na saída um transistor que aparentemente está</p><p>quase saturado (tensão de coletor próxima à tensão</p><p>de emissor), quando deveria</p><p>estar em média polarização,</p><p>c o m u m a r e s i s t ê n c i a</p><p>equivalente entre coletor e</p><p>emissor próxima ao valor da</p><p>resistência de coletor. Agora</p><p>que identificamos o defeito</p><p>apresentado, vamos partir</p><p>para a análise e tentar</p><p>localizar qual componente</p><p>está causando este defeito.</p><p>Como o t ransistor Q1</p><p>aparenta estar "quase</p><p>saturado", vamos conferir a</p><p>tensão de polarização base-</p><p>emissor, onde encontramos</p><p>na base uma tensão de 1,2V, ou seja, 0,7V de</p><p>polarização direta justificando a grande polarização</p><p>de Q1 e pelo valor de 0,7V (pouco acima de 0,6V),</p><p>podemos entender que Q1 está muito polarizado.</p><p>Como temos excesso de polarização para Q1,</p><p>podemos pensar que o transistor Q1 estaria com</p><p>uma fuga coletor-emissor, o que explicaria a tensão</p><p>de coletor e de emissor; uma fuga coletor emissor</p><p>faria aumentar a corrente sobre R5 e também R4,</p><p>que estão proporcionais. Mas como a tensão de</p><p>base de Q1 depende da tensão de coletor do</p><p>próprio, e esta tensão de coletor está com 1,5V, fica</p><p>difícil polarizar uma base com um resistor de 2,2MW</p><p>e com uma queda de tensão sobre ele de 0,3V</p><p>(corrente resultante seria de 0,00000014A ou</p><p>0,14uA) não gerando polarização para o próprio</p><p>transistor.</p><p>Mas, como a tensão de base encontra-se com 0,7V</p><p>acima da tensão de emissor, há uma boa</p><p>polarização para esta junção. Olhando para o</p><p>circuito, vemos que á única forma de haver</p><p>polarização positiva, seria através de R3 (que já foi</p><p>descartada) ou via fuga em C3, ou ainda fuga entre</p><p>coletor e base de Q1.</p><p>Antes da conclusão, vamos analisar mais</p><p>profundamente e com detalhes de desenhos as</p><p>probabilidades possíveis. Na figura 23, podemos</p><p>observar que nosso circuito pode ser resumido em</p><p>um amplificador classe A com resistores de coletor e</p><p>emissor (R4 e R5) e mais um resistor de polarização</p><p>de base na configuração de alimentação</p><p>automática, vista anteriormente.</p><p>A análise de defeitos deste circuito já foi estudada</p><p>na apostila de módulo 2. Mas, vamos relembrar esta</p><p>análise através deste circuito. Em primeiro lugar,</p><p>vamos analisar o circuito formado pela resistência</p><p>interna coletor-emissor e seus resistores, ficando o</p><p>circuito resumido mostrado na figura 24a. Este</p><p>circuito na realidade não é um circuito série, pois a</p><p>corrente circulante por R5 é formada por duas</p><p>correntes, vinda de R4 que passa pela resistência</p><p>interna coletor e emissor, e também pelo resistor</p><p>R3, que apenas faz um desvio da corrente que</p><p>passa por R4, voltando após, à malha quando</p><p>soma-se novamente com a corrente que passa por</p><p>R5; ficamos então com o circuito equivalente da</p><p>figura 24b. Este circuito da figura 24b é um circuito</p><p>14 ELETRÔNICAAMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>+12V</p><p>OUT</p><p>R1</p><p>1MW</p><p>R2</p><p>2,2MW</p><p>R3</p><p>2,2MW</p><p>R4</p><p>10kW</p><p>R5</p><p>500W</p><p>R6</p><p>22kW</p><p>C1</p><p>C2</p><p>2,2 Fm</p><p>C4</p><p>47 Fm</p><p>C5</p><p>10 Fm</p><p>C3</p><p>47pF</p><p>Q1</p><p>IN</p><p>0,5V</p><p>1,5V</p><p>1,2V</p><p>0V</p><p>+12V</p><p>R3</p><p>2,2MW</p><p>R4</p><p>10kW</p><p>R5</p><p>500W</p><p>Q1</p><p>0,5V</p><p>1,5V</p><p>1,2V</p><p>+12V</p><p>R4</p><p>10kW</p><p>R5</p><p>500W</p><p>Q1</p><p>0,5V</p><p>1,5V</p><p>+12V</p><p>E</p><p>C</p><p>1X</p><p>0,5V</p><p>1V</p><p>20X</p><p>10,5V</p><p>1,5V</p><p>0,5V</p><p>Req</p><p>Q1</p><p>R5</p><p>500W</p><p>R4</p><p>10kW</p><p>figura 24a figura 24b</p><p>figura 22</p><p>figura 23</p><p>série, onde não sabemos o valor de Req do</p><p>transistor, mas, por ser um circuito série, a corrente</p><p>circulante será a mesma em R4 e R5. Podemos</p><p>então através das tensões sobre os componentes e</p><p>a proporção de suas resistências analisar se R4 e</p><p>R5 não estão alterados. Comparando a queda de</p><p>tensão sobre R5 com a queda de tensão sobre R4,</p><p>veremos que 0,5V é 20 vezes menor que 10,5V,</p><p>batendo com a proporção de suas resistências e</p><p>portanto, podemos concluir que tanto R4 como R5</p><p>estão "bons" e não estando nenhum deles</p><p>alterados.</p><p>Vamos agora analisar o circuito de polarização da</p><p>base do transistor, já que ainda não encontramos o</p><p>componente defeituoso; este circuito é formado</p><p>pelos resistores R3 e R5 (R5 não apresenta</p><p>defeito). Vamos também nesta etapa colocar os</p><p>outros componentes que fazem parte deste circuito,</p><p>que foram substituídos ou eliminados para</p><p>simplificação da visualização, como o capacitor C3;</p><p>o capacitor C4, apesar de também fazer parte deste</p><p>circuito, faz parte do circuito de emissor, e como não</p><p>apresentou problemas (aparentemente) podemos</p><p>manter C4 fora da análise. Ficamos então com o</p><p>circuito da figura 25.</p><p>Como o transistor já foi analisado, vamos analisar o</p><p>restante dos componentes. Começaremos pondo</p><p>as tensão sobre eles: ficando com 0,3V sobre R3 e</p><p>0,5V sobre R5; pressupondo que R3 e R4 estão</p><p>"bons" vamos calcular as correntes de base e de</p><p>coletor para sabermos se elas são proporcionais a</p><p>um transistor devidamente polarizado. A corrente</p><p>de base é a mesma corrente circulante por R3 e</p><p>aplicando a lei de Ohm teremos Ib = VR3 / R3,</p><p>ficamos com Ib = 0,3V / 2,2MW, que resultará em Ib =</p><p>0,136uA. Para a corrente de coletor, aplicaremos o</p><p>mesmo método de verificar a queda de tensão em</p><p>R5 e dividí-la por seu valor ôhmico, ou seja, VR5 /</p><p>R5 = 1mA. Fazendo a divisão de Ic por Ib teremos</p><p>um fator de amplificação (ganho do transistor) de</p><p>7000 vezes, fator este que não é apresentado por</p><p>nenhum transistor do mercado, muito menos por</p><p>transistores pré-amplificadores, cujo ganho varia de</p><p>200 a 400 vezes em média (pode variar em casos</p><p>extremos de 100 até 800); isso nos faz concluir que</p><p>ou R3 alterou de valor para menos (possibilidade</p><p>remotíssima e que não deve ser considerada)ou o</p><p>transistor apresenta alguma fuga (coletor-base).</p><p>Por último, devemos verificar o capacitor C3, que</p><p>poderá também apresentar uma fuga, se R5 foi</p><p>considerado como "bom" devido a queda de tensão</p><p>proporcional entre R4 e R5. Também não poderá</p><p>ser Q1 com fuga coletor-emissor, pois a tensão de</p><p>base ficaria com 0,5V ou menos em relação ao</p><p>emissor. Finalmente, vamos verificar se existe uma</p><p>outra possibilidade de defeito e chegamos a C3 que</p><p>ainda não foi analisado; se estivesse com fuga,</p><p>seria equivalente a uma fuga coletor-base de Q1</p><p>(paralelo) e portanto C3 também pode provocar</p><p>este defeito desviando corrente do coletor para a</p><p>base e fazendo Q1 quase saturar. Ficamos então</p><p>com 2 defeitos possíveis: C3 com fuga ou Q1 com</p><p>fuga coletor-base. Na prática bastaria levantar um</p><p>lado de C3 para confirmarmos qual é o componente</p><p>defeituoso. Se a tensão de base e também de</p><p>emissor caísse, estaria confirmado que C3 estava</p><p>com fuga. Caso, não caísse, seria fuga coletor-base</p><p>de Q1.</p><p>15ELETRÔNICA AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>R3</p><p>2,2MW</p><p>R5</p><p>500W</p><p>C3</p><p>47pF</p><p>Q1</p><p>0,5V</p><p>0,3V</p><p>Ib</p><p>0,136 Am</p><p>Ic</p><p>1mA</p><p>+12V</p><p>OUT</p><p>R1</p><p>1MW</p><p>R2</p><p>2,2MW</p><p>R3</p><p>2,2MW</p><p>R4</p><p>10kW</p><p>R5</p><p>330W</p><p>R6</p><p>22kW</p><p>C1</p><p>C2</p><p>2,2 Fm</p><p>C4</p><p>47 Fm</p><p>C5</p><p>10 Fm</p><p>C3</p><p>47pF</p><p>Q1</p><p>IN</p><p>1V</p><p>1,6V</p><p>0V</p><p>9V</p><p>ANÁLISE DE DEFEITOS: Encontre os componentes</p><p>defeituosos</p><p>somente pelas tensões mostradas nos círculos.</p><p>1) Temos uma tensão no coletor de Q1, muito alta,</p><p>com 9V, representando uma queda de 8V sobre o</p><p>transistor e 3V sobre o resistor de coletor.</p><p>Observando as quedas de tensões no resistor R4,</p><p>com 10k e no resistor R5 com 330 ohms, vemos</p><p>que possuem uma diferença aproximada de 30</p><p>vezes. Temos uma queda de tensão em R4 de 3V, e</p><p>em R5 1V. Fica claro que a tensão sobre R5 está</p><p>muito maior do que deveria ser. Significando que o</p><p>resistor R5 está alterado para 3k diminuindo a</p><p>polarização para base e emissor de Q1 e com isso</p><p>elevando o potencial do coletor deste.</p><p>Esta alteração de tensão de coletor, aproximando-</p><p>se do +B, acaba levando o sinal a um corte superior</p><p>da senoide.</p><p>figura 25</p><p>1</p><p>16 ELETRÔNICAAMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>+12V</p><p>OUT</p><p>R1</p><p>1MW</p><p>R2</p><p>2,2MW</p><p>R3</p><p>2,2MW</p><p>R4</p><p>10kW</p><p>R5</p><p>330W</p><p>R6</p><p>22kW</p><p>C1</p><p>C2</p><p>2,2 Fm</p><p>C4</p><p>47 Fm</p><p>C5</p><p>10 Fm</p><p>C3</p><p>47pF</p><p>Q1</p><p>IN</p><p>10V</p><p>0,1V</p><p>0V</p><p>0,8V</p><p>+12V</p><p>OUT</p><p>R1</p><p>220W</p><p>R3</p><p>390kW</p><p>R2</p><p>100kW</p><p>R4</p><p>100W</p><p>R5</p><p>5,6kW</p><p>C1</p><p>1 Fm</p><p>C2</p><p>100 Fm</p><p>C3</p><p>2,2 Fm</p><p>Q1</p><p>BC548</p><p>IN</p><p>11,8V</p><p>10,5V</p><p>9,8V</p><p>+12V</p><p>OUT</p><p>R1</p><p>1MW</p><p>R2</p><p>2,2MW</p><p>R3</p><p>2,2MW</p><p>R4</p><p>10kW</p><p>R5</p><p>330W</p><p>R6</p><p>22kW</p><p>C1</p><p>C2</p><p>2,2 Fm</p><p>C4</p><p>47 Fm</p><p>C5</p><p>10 Fm</p><p>C3</p><p>47pF</p><p>Q1</p><p>IN</p><p>5,5V</p><p>0,1V</p><p>0,7V</p><p>0V</p><p>+12V</p><p>OUT</p><p>R1</p><p>220W</p><p>R3</p><p>390kW</p><p>R2</p><p>100kW</p><p>R4</p><p>100W</p><p>R5</p><p>5,6kW</p><p>C1</p><p>1 Fm</p><p>C2</p><p>100 Fm</p><p>C3</p><p>2,2 Fm</p><p>Q1</p><p>BC548</p><p>IN</p><p>11,8V</p><p>10V</p><p>2) Neste circuito, temos um amplificador classe A trabalhando</p><p>como um buffer ou reforçador de sinal. Como o sinal entra pela</p><p>base e sai pelo emissor, a tensão de coletor será alta ou</p><p>praticamente a tensão de alimentação. Apesar disso, temos no</p><p>emissor uma tensão de 10V, bem acima dos 4V ou 5V que</p><p>deveriam haver no emissor.</p><p>Imediatamente fomos conferir a tensão de base deste transistor</p><p>e para nossa surpresa, vimos que está com 9,4V, tensão menor</p><p>que a de emissor. Como para a polarização do transistor entre</p><p>coletor e emissor necessitamos da polarização de base e esta</p><p>não está ocorrendo, já podemos afirmar que há uma fuga de</p><p>coletor para emissor de Q1.</p><p>3) Este circuito é um amplificador classe A, na configuração</p><p>emissor comum, entrando o sinal pela base e saindo pelo</p><p>coletor. Temos no coletor do transistor uma tensão de 10V,</p><p>indicando que sua polarização está menor do que deveria ser (a</p><p>tensão de coletor deveria ser em torno de 7 ou 8 V. Verificando a</p><p>proporção entre as quedas de tensão nos resistores R4 e R5,</p><p>vemos que estão proporcionais. Como o transistor está com</p><p>pouca polarização, poderia estar havendo uma alteração de R3,</p><p>mas que não se observa, devido a queda de tensão de 0,7V</p><p>sobre a junção base e emissor. Ficamos portanto, com uma falta</p><p>de ganho do transistor Q1.</p><p>4) Neste circuito, temos novamente um amplificador classe A</p><p>trabalhando como um buffer ou reforçador de sinal. Como sinal</p><p>entra pela base e sai pelo emissor, a tensão de coletor será alta</p><p>ou praticamente a tensão de alimentação. Apesar disso, temos</p><p>no emissor uma tensão de 9,8V, bem acima dos 4V ou 5V que</p><p>deveriam haver no emissor.</p><p>Imediatamente fomos conferir a tensão de base deste transistor</p><p>que está com 10,5V indicando que apesar da tensão no emissor</p><p>estar alta, o transistor está sendo polarizado. Temos assim a</p><p>probabilidade do resistor da base do transistor (R3) estar</p><p>alterado, ou ainda haver uma fuga de coletor para a base do</p><p>transistor Q1.</p><p>5) Neste circuito, que é um amplificador classe A com emissor</p><p>comum, podemos dizer que a tensão do coletor do transistor</p><p>está baixa, com 5,5V (deveria ser 7 ou 8V). Verificamos</p><p>primeiramente se há polarização de base para ele, onde</p><p>encontramos 0,7V, tensão 0,6V acima do emissor que está com</p><p>0,1V.</p><p>Como a polarização está normal, verificamos a proporção das</p><p>quedas de tensão sobre R4 de 10k, onde cai 6,5V e R5, de 330</p><p>ohms, onde cai 0,1V. Podemos ver que as quedas nestes</p><p>resistores estão desproporcionais, sendo que está havendo</p><p>uma queda de tensão muito maior sobre R4 do que R5. Assim,</p><p>podemos afirmar que R4 está alterado. Apesar disto, se</p><p>houvesse uma pequena fuga em C4, haveria menos queda em</p><p>R5, mas circularia mais corrente pelo transistor abaixando a</p><p>tensão de coletor.</p><p>5</p><p>4</p><p>3</p><p>2</p><p>Atenção: após a leitura e/ou estudo detalhado desta aula, parta para a feitura dos</p><p>blocos de exercícios M3-01 à M3-04. Não prossiga para a aula seguinte sem ter</p><p>certeza que seu resultado nos blocos é acima de 85%. Lembre-se que o verdadeiro</p><p>aprendizado, com retenção das informações desta aula, somente será alcançado com</p><p>todos os exercícios muito bem feitos. Portanto, tenha paciência pois será no dia-a-dia</p><p>da feitura dos blocos alcançará um excelente nível em eletrônica.</p><p>CIRCUITOS AMPLIFICADORES DE POTÊNCIA</p><p>O tipo de amplificador mais comum é o eletrônico, usado</p><p>em transmissores e receptores de rádio e televisão,</p><p>equipamentos estéreo de alta fidelidade (high-fidelity ou</p><p>hi-fi), microcomputadores e outros equipamentos</p><p>eletrônicos digitais, além de guitarras e outros</p><p>instrumentos musicais elétricos. Seus componentes</p><p>principais são dispositivos ativos, tais como válvulas ou</p><p>transistores.</p><p>Em alta fidelidade (Hi-Fi), o amplificador é um aparelho</p><p>eletrônico que eleva os níveis de tensão dos sinais de</p><p>áudio, sendo que na etapa final amplifica este sinal em</p><p>corrente, para excitar os alto-falantes, com a mínima</p><p>distorção possível (dentro de parâmetros pré-</p><p>determinados). É muitas vezes empregado para</p><p>designar o conjunto pré-amplificador e amplificador de</p><p>potência ou o amplificador integrado.</p><p>Pré-amplificadores</p><p>Pré-amplificador é o estágio de um amplificador de áudio</p><p>que recebe o sinal da fonte sonora, tais como o gravador</p><p>cassete, o receptor e o toca-discos de baixo nível, sinal</p><p>de áudio de um DVD e corrige-os, entregando em sua</p><p>saída um sinal suficientemente elevado para excitar o</p><p>amplificador de potência (veja figura 1). Amplificador de</p><p>potência é o estágio de um amplificador de áudio ou de</p><p>RF (rádio frequência) que eleva o sinal de áudio ou de RF</p><p>fornecido pelo pré-amplificador ou oscilador a um nível</p><p>de tensão e impedância adequados para funcionar as</p><p>caixas acústicas ou antenas transmissoras.</p><p>O amplificador integrado possui o pré-amplificador e o</p><p>amplificador de potência juntos no mesmo aparelho.</p><p>Amplificadores valvulados</p><p>No início do áudio (década de 1920), as válvulas faziam a</p><p>atividade de dispositivos ativos. Atualmente ainda são</p><p>utilizadas em aparelhos High End (equipamento de</p><p>ponta) e em amplificadores para instrumentos, em</p><p>especial a guitarra elétrica, devido à qualidade em</p><p>reprodução de harmônicos (veja a figura 2 - com um</p><p>amplificador da marca Fender). Um amplificador</p><p>valvulado geralmente funciona sob altas tensões de</p><p>alimentação e baixas correntes, o que torna necessário o</p><p>uso de transformadores de saída para adequar as</p><p>impedâncias do amplificador (altas) com as baixas</p><p>impedâncias dos alto-falantes. Os aparelhos valvulados</p><p>podem ser montados em topologia Single-End, onde</p><p>apenas uma válvula amplifica todo o sinal, mas com</p><p>baixo rendimento (classe A) e com topologia Push-Pull</p><p>onde pares de válvulas são conectadas ao</p><p>transformador de saída de forma que cada válvula de</p><p>cada par amplifique apenas um semiciclo (positivo ou</p><p>negativo) do sinal de áudio. São muito usadas válvulas</p><p>pêntodo de potência, como elementos de saída tais</p><p>como KT88, KT66, 6550, EL34, EL84,6L6 e 6V6 entre</p><p>outras. Neste módulo, apenas comentamos sobre o</p><p>amplificador valvulado, mas no módulo 4 teremos os</p><p>circuitos e análises em torno dele.</p><p>Amplificadores operacionais (op amps)</p><p>Amplificadores Operacionais são amplificadores</p><p>diferenciais DC de alto desempenho: alto ganho, alta</p><p>impedância de entrada, baixa impedância de saída e</p><p>grande resposta em frequência. Sua grande função é</p><p>amplificação de sinais de circuitos como microfones,</p><p>sensores dos mais diversos, e área de instrumentação,</p><p>sendo ainda encontrados nas entradas de diversos</p><p>circuitos. São utilizados ainda como filtros BPF, LPF,</p><p>HPF, TRAP e schmitt trigger. Caso o aluno necessite de</p><p>informações detalhadas sobre amplificadores</p><p>operacionais, as verá no módulo 4 ou ainda no volume 8</p><p>do Curso de análise de Defeitos.</p><p>17ELETRÔNICA AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>AULA</p><p>2</p><p>O amplificador classe B utilizando par casado</p><p>A distorção cruzada (crossover distortion)</p><p>O amplificador classe AB - corrente quiescente</p><p>O ajuste da corrente de repouso na classe AB</p><p>AMPLIFICADORES DE POTÊNCIA</p><p>CLASSES B, AB (etapa de saída)</p><p>figura 1 - cabeçote valvulado Fenderfigura 2 - cabeçote valvulado Fender</p><p>figura 1 - pré-amplificador Technics com duplo controle tonal</p><p>Depois de vermos alguns detalhes sobre o</p><p>amplificador de potência classe A, estudaremos</p><p>agora o amplificador classe B. Estes amplificadores</p><p>surgiram da necessidade de termos saídas</p><p>amplificadas de potência com baixo consumo, já</p><p>que os amplificadores classe A (antigos), eram pré-</p><p>polarizados e de baixo rendimento (apenas 25%),</p><p>ou seja, para fornecerem uma determinada</p><p>potência teriam que dispor de 60 a 80% em</p><p>dissipação de calor, considerada perda de energia.</p><p>A primeira grande diferença do classe B para o</p><p>classe A antigo, é que o amplificador classe B</p><p>trabalha com 2 transistores (geralmente par casado</p><p>PNP e NPN) enquanto o classe A trabalha somente</p><p>com 1 transistor; a segunda diferença é que no</p><p>classe A, o transistor, mesmo sem sinal, está</p><p>sempre polarizado, ficando em meia condução,</p><p>devido a pré-polarização de sua base; já o</p><p>amplificador classe B, somente é polarizado com</p><p>sinal, e caso este não exista, os transistores</p><p>permanecem cortados, diminuindo em muito o</p><p>consumo do amplificador. Na figura 3, temos um</p><p>exemplo da saída de som de um amplificador classe</p><p>B.</p><p>Os amplificadores classe B eram utilizados para</p><p>saídas de potência de áudio e podiam excitar</p><p>diretamente o alto-falante, com capacitor de</p><p>acoplamento ou não (fonte simétrica). Ainda</p><p>podiam excitar um transformador e no secundário</p><p>dele um alto-falante, ou com o mesmo</p><p>transformador com secundário com impedância</p><p>maior, um sistema de som ambiente. Começando a</p><p>analisar o amplificador, podemos ver que a tensão</p><p>intermediária de polarização é obtida a partir de dois</p><p>resistores de mesmo valor, formando um divisor de</p><p>tensão. Considerando que a alimentação é de</p><p>+30V, podemos dizer que no centro do divisor de</p><p>tensão resistivo teremos a tensão de +15V, tensão</p><p>esta que será aplicada às bases, que ficariam curto-</p><p>circuitadas, como mostra a figura 4.</p><p>Poderemos afirmar que teremos os transistores</p><p>cortados, não havendo corrente pelos seguintes</p><p>motivos:</p><p>1 ° - Estando as bases com o mesmo potencial, e os</p><p>emissores interligados, não há como formar uma</p><p>diferença de potencial para que haja circulação de</p><p>corrente pelos diodos que compõem a junção base-</p><p>emissor ou emissor-base.</p><p>2° - Considerando que o capacitor C1 esteja</p><p>carregado com a tensão de +15V, teríamos as</p><p>tensões de base com 15V e de emissores também</p><p>com 15V, não havendo nenhuma polarização.</p><p>3° - Na prática, poderemos considerar que o</p><p>eletrolítico apresenta uma fuga residual, comum</p><p>nestes componentes (acima de 100k), o que</p><p>produziria uma pequeníssima circulação de</p><p>corrente por base-emissor de Q1, colocando o</p><p>emissor de Q1 com um potencial mais baixo.</p><p>Apesar disso, desconsideraremos esta corrente</p><p>residual e continuaremos afirmando que os dois</p><p>transistores estão cortados, como mostra a figura 5;</p><p>18 ELETRÔNICAAMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>AMPLIFICADOR CLASSE B</p><p>+B=30V+B</p><p>Q1</p><p>Q2</p><p>AF1</p><p>C1C2</p><p>R1</p><p>1kW</p><p>R2</p><p>1kW</p><p>+B=30V</p><p>15V</p><p>15V</p><p>+B</p><p>Q1</p><p>Q2</p><p>AF1</p><p>C1C2</p><p>R1</p><p>1kW</p><p>R2</p><p>1kW</p><p>+B=30V</p><p>15V</p><p>15V</p><p>15V</p><p>+B</p><p>Q1</p><p>Q2</p><p>AF1</p><p>C1C2</p><p>R1</p><p>1kW</p><p>R2</p><p>1kW</p><p>figura 3</p><p>figura 4</p><p>figura 5</p><p>19ELETRÔNICA AMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES - SISTEMAS DE TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO</p><p>APOSTILA ELETRÔNICA GERAL MÓDULO - 3</p><p>Lâmpada</p><p>série</p><p>6W ou</p><p>40W</p><p>Lâmpada</p><p>série</p><p>6W ou</p><p>40W</p><p>transformador</p><p>15Vac + 15Vac</p><p>tomada</p><p>série</p><p>ligar este plug na</p><p>rede de 110Vac</p><p>ligar este plug na</p><p>rede de 110Vac</p><p>BC338</p><p>BC328</p><p>C</p><p>B</p><p>B</p><p>C</p><p>E</p><p>E</p><p>Q1</p><p>Q2</p><p>AF1</p><p>C1C2</p><p>1000uF</p><p>x 25V</p><p>D1</p><p>1N4007</p><p>D2</p><p>1N4007</p><p>100uF</p><p>x 25V</p><p>R1</p><p>1kW</p><p>R2</p><p>1kW</p><p>15Vdc ~ 20Vdc</p><p>figura 6</p><p>figura 7</p><p>logo, a primeira conclusão sobre o amplificador</p><p>classe B é que os transistores permanecerão</p><p>cortados na falta de sinal e seu consumo nesta</p><p>condição será muito baixo (corrente apenas através</p><p>dos resistores que encontram-se nas bases,</p><p>circulando corrente do potencial positivo para o</p><p>negativo por eles).</p><p>É DE FUNDAMENTAL IMPORTÂNCIA QUE O</p><p>ALUNO MONTE NA PRÁTICA O CIRCUITO</p><p>MENCIONADO, INTERLIGANDO SEUS</p><p>TERMINAIS COMO MOSTRADO NA FIGURA 6</p><p>(ESQUEMA ELÉTRICO COMPLETO NA FIGURA</p><p>7), E APÓS MEÇA AS TENSÕES COM A PONTA</p><p>PRETA DO MULTÍMETRO SEMPRE NO</p><p>NEGATIVO DA FONTE.</p><p>Para estas montagens, pedimos aos alunos que</p><p>sempre utilizem o transformador de rede ligado</p><p>a uma lâmpada em série de baixa potência, 6W</p><p>ou no máximo 40W, para que em caso de erros</p><p>nas interligações, os transistores não queimem</p><p>instantaneamente.</p><p>Agora, vamos analisar o amplificador recebendo um</p><p>sinal senoidal que será acoplado pelo capacitor C2;</p><p>inicialmente vamos analisar o semiciclo positivo do</p><p>sinal e considerando então que temos uma</p><p>excitação proveniente de C2 (figura 8), vemos que</p><p>chega do lado esquerdo um potencial positivo, que</p><p>durante a carga transfere este potencial positivo</p><p>para o lado direito (durante a carga, o capacitor C2</p><p>será um curto). Teremos em consequência disto,</p><p>uma elevação do potencial das bases dos</p><p>transistores, provocada pela maior queda de tensão</p><p>em R2 (corrente proveniente do capacitor); isto</p><p>também provocará uma polarização para o</p><p>transistor Q1; fluindo corrente pela base até o</p><p>capacitor C1 e com isto maior corrente fluirá pelo</p><p>coletor-emissor de Q1, fazendo a carga de C1 e</p><p>deslocamento do cone do alto-falante para frente.</p><p>Como subiu a tensão na base de Q2, ou seja, esta</p><p>tensão está acima da tensão de emissor deste,</p><p>podemos dizer que permanece cortado.</p><p>Na figura 9, vemos agora que C2 está recebendo</p><p>um potencial oposto ao anterior (semiciclo negativo</p><p>do sinal), fazendo com que caia a tensão nas bases</p><p>dos transistores. Lembre-se que ao carregar-se, o</p><p>capacitor C1 possui agora uma tensão armazenada</p><p>maior e caso as tensões de base de Q1 e Q2 caiam,</p><p>haverá o corte de Q1 e logo em seguida a</p><p>polarização do transistor Q2, que diminuirá</p><p>drasticamente sua resistência para a massa</p><p>(coletor-emissor) que irá descarregar o capacitor</p><p>C1. Agora, o cone do alto-falante é deslocado para</p><p>trás (mantendo agora Q1 cortado). Como o sinal é</p><p>feito de semiciclos positivos e negativos sucessivos</p><p>e de amplitudes e frequências diferentes, faremos a</p><p>excitação do falante, produzindo o som.</p><p>Podemos então concluir com isto que o sinal será</p><p>acoplado pelo capacitor de entrada (C2) e irá alterar</p><p>a polarização da base dos transistores (Q1 e Q2).</p><p>No semiciclo positivo, o transistor NPN (Q1) será</p><p>polarizado, amplificando em corrente este sinal</p><p>(coletor comum), enquanto o transistor PNP</p><p>permanece cortado. Isto irá excitar o alto-falante,</p><p>carregando o capacitor de C1; já no semiciclo</p><p>negativo do sinal, a tensão da base dos transistores</p><p>irá cair, polarizando o transistor PNP (Q2) e</p><p>cortando o transistor NPN (Q1); desta vez a</p><p>excitação do alto-falante terá sentido inverso</p><p>descarregando o capacitor C1. Logo, Q1 amplifica o</p><p>semiciclo positivo e Q2 o semiciclo negativo do</p><p>sinal.</p><p>Podemos ver que neste amplificador (transistores</p><p>de saída), não há amplificação de tensão, mas</p><p>somente reforço de corrente; note que o sinal entra</p><p>pelas bases e sai pelos emissores, sendo que os</p><p>coletores estão um no potencial positivo (NPN) e o</p><p>outro no potencial negativo (PNP). Desta forma,</p><p>esta saída de som exigiria uma amplificação de</p><p>sinal, para que esta saída faça somente o reforço</p><p>em corrente, o que chamamos de saída em baixa</p><p>impedância essencial para a movimentação do</p><p>cone do falante.</p><p>20 ELETRÔNICAAMPLIFICADORES A, B, C, AB - OSCILADORES</p>