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Amplificador Emissor Comum
Amplificador Emissor Comum
	
	AMPLIFICADOR EMISSOR COMUM
	
	
	14/09/2017
	Transistor bipolar de junção (TBJ)
	
	Trabalho de análise, projeto e simulação de um amplificador emissor comum. Referente a disciplina de Amplificadores e Realimentação (CEL 109).
Lecionada pelo professor Marcelo Antônio Alves Lima.
Departamento de Circuitos Elétricos. 
Faculdade de Engenharia Elétrica.
Universidade Federal de Juiz de Fora.
Trabalho realizado por:
Nome: Lucas Domingues Barroso 
Matrícula: 201469053a 
Amplificador Emissor Comum
Transistor bipolar de junção (TBJ)
Introdução
O amplificador emissor comum é um dos blocos mais utilizados em projetos de circuitos integrados. O termo “emissor comum” se refere ao fato de que o terminal de emissor do transistor é conectado a uma referência comum aos outros terminais, nesse caso, o ground. Sua ampla utilização se deve ao fato de apresentar características de ganho de corrente, ganho de tensão, impedância de entrada e impedância de saída bastantes flexíveis e uteis. 
Neste relatório será abordado alguns detalhes sobre desenvolvimento matemático e simulação envolvendo um amplificador emissor comum modelo PNP. Dentre eles podemos ressaltar os cálculos envolvendo ganho de altas frequências, médias frequências, frequência de corte, resistência de entrada e os cálculos que envolvem a polarização; além disso também foi dimensionado o valor das capacitâncias para uma frequência definida. Para a simulação foi utilizado um transistor PNP com β=200.
cálculo dos parâmetros
 A priori devemos realizar os cálculos referentes a polarização do amplificador e estabelecer os valores de tensões e correntes CC. Abaixo está o circuito que foi simulado com seus respectivos valores de componentes.
Imagem 1 – Circuito Amplificador Emissor Comum Simulado
Tensão na base
Aplicando a teoria de circuitos encontro o valor da tensão na base, para posteriormente obter os valores de corrente.
Imagem 2 – Circuito para determinar tesão da base
Correntes de emissor e coletor
Com o valor os valores de corrente e tensões já encontrados, podemos determinar a corrente Ic: 
 
 
 
 
Imagem 3 – Circuito para cálculo das correntes
Cálculo de gm
O parâmetro gm está relacionado com o uso dos modelos para análise em pequenos sinais dos mesmos (análise c. a.)
Substituição por modelos 
Para a configuração desse amplificador utilizaremos o modelo Pi. . O circuito de tal modelo está mostrado abaixo.
Imagem 4 – Modelo para o amplificador emissor comum
 	 
Cálculo da resistência de entrada (Rin)
Imagem 5 – Modelo para o amplificador emissor comum
Com o auxílio do circuito da Imagem 4, podemos destinguir com facilidade que a resistência de entrada será um paralelo envolvendo as três resistências, R2, R1 e Rpi.
Podemos facilmente encontrar a resistência de saída Rout.
Modelo Equivalente
 
Imagem 6 – Modelo genérico
Determinação ganho para médias frequências ()
Para médias frequências os amplificadores apresentam um ganho praticamente constante, o ganho é representado por .
Dimensionamento de capacitores
Para um projeto de circuito de um amplificador emissor comum com uma frequência de corte inferior de 100Hz, foi necessário o dimensionamento dos capacitores de desvio e de acoplamento. Para os capacitores de acoplamento foi usado 20% de para cada.
Dimensionamento de :
Dimensionamento de :
Dimensionamento de :
Alterando a porcentagem de participação dos capacitores de acoplamento na frequência de corte inferior, percebi que as alterações de suas capacitâncias foram muito pequenas, houve aumento da ordem de 20µ em cada um dos capacitores de acoplamento, enquanto que, no capacitor de desvio, em contrapartida houve uma diminuição da capacitância da ordem de 40µ. 
Portanto, pude concluir que mesmo alterando a frequência de corte para o circuito modelo, teremos sempre uma relação de proporcionalidade mantida entre os três capacitores tratados acima.
Determinando as frequências de canto e de corte
As frequências de canto são definidas como as frequências limites da característica de transferência dos amplificadores. Por exemplo, uma frequência de canto de um amplificador operando como um filtro passa baixas, seria aquela que delimita a região onde a atenuação do sinal de saída seria tal que a potência do sinal seria menos da metade da potência do sinal de entrada.
Para tais cálculos analisarei cada capacitor separadamente, ou seja, curto-circuitando os demais.
Cálculo de fp1
Analisando o circuito da “Imagem 1”, podemos perceber a resistência vista pelo capacitor :
A frequência será dada por:
Cálculo de fp2
Analisando o mesmo circuito da “Imagem 1”, desta vez a resistência vista por será:
A frequência será dada por:
Cálculo de fp3
Analogamente as análise anteriores, teremos a seguinte resistência vista pelo capacitor :
A frequência será dada por:
Frequência de corte
A frequência de corte, , dessa configuração será a soma das frequências de canto calculadas nos itens anteriores acima.
 Frequência de corte superior
Capacitância equivalente
Capacitância equivalente vista pela corrente. .
Resistência Rsig'
Resistência de Thévenin na entrada do circuito equivalente 
Frequência de -3 dB
ANÁLISE EM ALTAS FREQUÊNCIAS SIMULAÇÃO E ANÁLISE
Para a simulação do circuito, foi utilizado o software TINA. Nele utilizei um aplicativo para a medição dos valores de ganho para médias frequências.
Imagem 5 – Função de transferência obtida na simulação 
Ganho em Médias frequências
Cheguei a um valor bem próximo do que foi calculado na primeira parte deste relatório, o qual foi de -55,16 . Existe uma diferença que pode ser compreendida como margens de erros nos cálculos e também imperfeições do software de simulação.
No gráfico pode-se perceber uma diferença de aproximadamente 6 dB's, essa diferença, visto que a simulação aponta 29dB's. Isso se deve à escolha do parâmetropara projetar os capacitores, onde foi escolhido as proporções de 60%, 20% e 20% como peso de frequência. O f_H está bastante aceitável, visto que o gráfico representa um ganho exponencial, e cada aumento, poderá acarretar uma notável diferença no resultado, mas como foi conferido com o professor, considero bastente aceitável. 
--------------------------------------------desconsiderar------------------------
Simulação e análise
FUNÇÃO DE TRANSFERENCIA:
Para a simulação do circuito, foi utilizado o software TINA. Nele utilizei dois aplicativos para a medição dos valores de ganho para médias frequências e para a função de transferência do amplificador.
Função de transferência
Imagem 5 – Função de transferência obtida na simulação
Na imagem acima podemos verificar que a frequência de corte, para o amplificador emissor comum simulado no software, é bem próxima do valor calculado de , 101.1Hz. Analisando de forma crítica podemos perceber que a configuração gerou um filtro passa faixa, com uma frequência de corte inferior de 101.1Hz. 
Ganho de médias frequências 
Imagem 6 – Análise de sinal de saída com o sinal de entrada
Para a obtenção dos valores de foi necessário a manipulação dos cursores para efetuar medida referente ao valor de pico na saída, uma vez que predefinimos o valor de entrada.
Logo, teremos assim:
Chegamos a um valor bem próximo do que foi calculado na primeira parte deste relatório, o qual foi de 16.86 . Existe uma diferença que pode ser compreendida como margens de erros nos cálculos e tambémimperfeições do software de simulação.
Simulando com os novos valores de capacitância 
Obtendo a nova função de transferência do circuito dimensionado acima.
Imagem 7 – Função de transferência obtida na simulação
Podemos perceber que houve um desvio de frequência, quando comparamos esse valor de 107.328 Hz obtidos na simulação com o valor de projeto que foi estipulado para o cálculo dos capacitores. Esse desvio foi de aproximadamente 7 Hz.
RESISTÊNCIAS DE ENTRADA E SAÍDA
Conclusão
Com o término deste relatório chegamos a uma conclusão de que a taxa de coincidência de valores calculados com valores simulados não está nada próxima da perfeição, visto imperfeiçoes do software de simulação, arredondamento de valores nos cálculos realizados, e alguns mais problemas de circuitos. 
Analisando criticamente, vemos que a configuração emissor comum e seus parâmetros coincidiram com proporcionalidades às teorias lecionadas em sala de aula da disciplina de Amplificadores e Realimentação.
Referencias Bibliográficas 
Internet:
https://www.passeidireto.com/arquivo/2720104/aula-14---circuitos-de-instrumentacao-com-amplificador-operacional/4
http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/dicas-de-pic/381-fazendo-um-amplificador-operacional-de-um-comparador-dica-48
http://ltodi.est.ips.pt/comp_electronica/Documentos/AcetatosT/Amplif_resposta_freq.pdf
Livros: 
Microeletrônica - 5ª Ed. - Volume Único 
Sedra, Adel S.
Notas de aula:
Marcelo Antônio Alves Lima
Professor Adjunto
Departamento de Circuitos Elétricos - Faculdade de Engenharia
Universidade Federal de Juiz de Fora
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