Funcionalidade do Capacitor de Acoplamento em Circuitos com TBJ

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CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA CELSO SUCKOW DA 
FONSECA- CEFET/RJ 
DISCIPLINA: ELETRÔNICA II - TEÓRICA 
DOCENTE: ANDERSON OLIVEIRA SILVA 
DISCENTE: LAÍSE SAPIENZA DE OLIVEIRA VALLADÃO 
MATRÍCULA: 1724364GEL 
 
 
Atividade 1 
 
Antes de explicar, exatamente, a funcionalidade do capacitor de acoplamento, 
bem como o motivo de escolher aqueles capacitores que possuem alto valor de 
capacitância (em Farads) para comporem um circuito com um TBJ (Transistor Bipolar 
de Junção), faz-se nesse um breve histórico deste dispositivo eletrônico, e de algumas 
das suas principais funções tanto em circuitos CC (Corrente Contínua) quanto em CA 
(Corrente Alternada). 
 
O TBJ (Transistor Bipolar de Junção) é um dispositivo semincondutor de 3 
camadas que consiste em 2 camadas do material tipo n e 1 camada do material tipo p 
(transistor NPN), ou, em 2 camadas do tipo p e 1 do tipo n (transistor PNP). Quanto a 
estrutura microscópica da junção p-n do transistor, a camada do emissor é fortemente 
dopada, enquanto a base e o coletor possuem dopagem leve. A abreviação TBJ, para 
transistor bipolar de junção (em inglês, BJT, bipolar junction transistor), é aplicada a 
esse tipo de transistor de 3 terminais, sendo estes denominados: coletor (do inglês, 
collector), base (do inglês, base) e emissor (do inglês, emitter). O termo bipolar se deve 
ao fato de que lacunas e elétrons participam do processo de injeção no material com 
polarização oposta. Se apenas um portador é empregado (elétron ou lacuna), o 
dispositivo é considerado unipolar como o diodo e o JFET (transistor de efeito de campo 
de junção). No que se refere à operacionalidade deste dispositivo, ela pode ser 
classificada de acordo com o método de polarização em CC (Corrente Contínua), para 
descoberta do ponto quiescente ou de operação, que quando se encontra na região linear 
ou ativa, permite que o TBJ atue como um amplificador e, quando se encontra nas 
regiões de corte e saturação faz com que esse dispositivo atue como uma chave, aberta 
e fechada, respectivamente. Após a determinação do modo de operação do TBJ, através 
da polarização CC, se procede à sua análise em CA (Corrente Alternada), em que se 
usam modelos de circuito equivalente, para obtenção dos sinais de saída de corrente, 
tensão e impedância envolvidas neste circuito. 
 
Agora, no que é concernente à funcionalidade dos capacitores de acoplamento 
nos circuitos com o dispositivo TBJ tanto na modalidade CC quanto na CA, é a seguinte: 
no circuito CC, o capacitor de acoplamento funciona como o circuito aberto, isso ocorre 
pois utilizando a fórmula da reatância capacitiva XC= 1/ 2πf C, é possível visualizar que 
a frequência angular ω= 2πf em um circuito CC é zero, logo a reatância capacitiva tende 
ao infinito, não havendo circulação de corrente neste ponto, fazendo que o capacitor de 
acoplamento se comporte como um aberto. Já, em um circuito CA, partindo da 
perspectiva da mesma fórmula de reatância capacitiva XC= 1/ 2πf C, percebe-se que 
dependendo, também da frequência (alta / baixa) que o dispositivo esteja operando, ou 
do valor de capacitância (em Farads) do capacitor de acoplamento envolvido no circuito, 
essa reatância apresenta um valor cada vez menor ou podendo tender a zero, fazendo 
com que este capacitor se comporte como um curto-circuito. 
 
Vale ressaltar, que a principal função do capacitor de acoplamento, 
principalmente, em um circuito em que um transistor TBJ se encontra no modo de 
operação ativa, isto é, funcionando como um amplificador de sinais em modalidade CA, 
é permitir a máxima excursão do sinal CA a ser amplificado, gerado na entrada que flui 
no terminal base do transistor, e sai no terminal coletor deste dispositivo, bloqueando o 
sinal CC. Para tanto, é pertinente que para que o capacitor de acoplamento desempenhe 
efetivamente o seu papel, faz-se necessário o correto dimensionamento dos valores de 
capacitância (em Farads) destes capacitores. Partindo da perspectiva da frequência de 
operação do circuito em CA, o dimensionamento do valor da capacitância deve ser feito 
de forma tal, que este capacitor atue como um curto-circuito, ou seja, menor valor 
relativo de reatância capacitiva, na menor frequência de operação desejada, logo um 
maior valor de capacitância. Esta afirmação pode ser ilustrada, por meio, do seguinte 
exemplo. 
 
Exemplo: 
 
• Se desejamos amplificar sinais de 20 a 20 KHz, devemos dimensionar o 
capacitor para que ele funcione como curto circuito a partir de 20 Hz. 
 
• O capacitor neste estágio deve interferir o mínimo possível na corrente 
do circuito (trabalhar em curto – circuito). Isto significa que sua reatância 
capacitiva deve ser baixa, logo o valor da sua capacitância deve ser alto. 
Em geral, este valor, deve ser no máximo 10% do valor da resistência da 
malha, dado pela desigualdade abaixo: 
 
 
 
Por fim, a título de aprofundamento teórico sobre o funcionamento do capacitor de 
acoplamento em um circuito amplificador transistorizado em CA, é importante salientar, um 
caso em que dada uma determinada frequência de operação a reatância do capacitor é igual à 
resistência total do circuito, nesta situação a frequência em questão é denominada frequência 
crítica, de quina, ou ainda, frequência de quebra (break frequency), conforme ilustra figura 
(Fig.1) abaixo: 
 
Figura 1- Gráfico representando a frequência crítica de um capacitor de acoplamento, dado por sua frequência (fc) 
no eixo X e sua tensão no eixo Y (Vc) ambos na forma logarítmica. 
 
 
Figura 2- Esquema elétrico de um circuito amplificador transistorizado com TBJ NPN em CA, ilustrando a 
funcionalidade do capacitor de acoplamento. 
 
 
Referências 
 
BOYLESTAD, R.L. Dispositivos eletrônicos e teoria de circuitos. 11 ed. São Paulo: 
Pearson Education do Brasil, 2013. 
 
 
ELETRÔNICA- AULA 07. Site: CIN-UPPE,2019. Disponível em: < 
https://www.cin.ufpe.br/~ags/eletr%F4nica/aula_07.pdf>. Acesso em: 05 mai. 2021. 
 
 
 
 
 
 
 
 
https://www.cin.ufpe.br/~ags/eletr%F4nica/aula_07.pdf