Projeto de um amplificador de pequenos sinais com TBJ (BC547A)

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PROJETO DE UM AMPLIFICADOR DE PEQUENOS SINAIS COM TBJ (BC547A) 
FERREIRA. SÂMIA ARCANJA. 
Universidade Federal do Oeste da Bahia 
Endereço para Correspondência 
E-mail: samia.ferreira@ufob.edu.br 
 
Abstract⎯ In the present article, the operation of an amplifier for small signals with TBJ (BC547A) was analyzed. It will be 
discussed about the frequency response of the amplifier, dealing with the variation of the gain according to the frequency and the 
determination of the cutoff frequencies. The objectives required by the professor of the discipline were: to design and analyze 
under a frequency range of 25Hz to 30 kHz, with a gain of 30. 
Keywords⎯ Amplifiers, gain, frequency. 
Resumo⎯ No presente artigo, foi analisada a operação de um amplificador para pequenos sinais com TBJ (BC547A). Será dis-
corrido sobre a resposta em frequência do amplificador, tratando da variação do ganho em função da freqüência e da determinação 
das frequências de corte. Os objetivos requeridos pelo professor da disciplina, foram: projetar e analisar sob uma faixa de frequência 
de 25Hz a 30 kHz, com um ganho de 30. 
Palavras-chave⎯ Amplificadores, ganho, frequência.
1 Introdução 
Amplificador de pequenos sinais (pré-amplifica-
dor ou amplificador de tensão) é um circuito, baseado 
em um transistor, que tem como função amplificar um 
sinal de entrada e suas variações (corrente e tensão) e 
o que torna esse componente útil é o fato de que a cor-
rente de coletor é bem maior que a corrente de base. 
Esta amplificação será verificada em uma carga RL e 
aparece no coletor do transistor com a mesma forma 
da onda da base. 
O amplificador emissor comum recebe este nome 
porque todas as tensões aplicadas são escritas em re-
lação ao emissor. Assim, o emissor torna-se a referên-
cia na amplificação (CA). Outra forma de se verificar 
o tipo de configuração é analisando onde é obtido o 
sinal de saída. Se o sinal de saída for tomado no cole-
tor do transistor, então o circuito é um emissor co-
mum. [1] 
2 Breve descrição teórica dos conceitos envolvi-
dos 
2.1 - Polarização e Reta de Carga 
Segundo Malvino (2016), um circuito polari-
zado por divisor de tensão, PDT, estabelece um valor 
fixo na corrente do emissor, resultando em um ponto 
Q estável que é independente do ganho de corrente. E 
que um PDT bem projetado é aquele que tem o divisor 
de tensão estável para a resistência de entrada da base. 
O ponto quiescente (Q) é dado em função de Vcc, 
R1, R2, RC e RE, que estão identificados na Figura 1. 
Para que haja o melhor aproveitamento do amplifica-
dor, Q, geralmente, está o mais centralizado possível 
na reta de carga. 
2.2 Sinal CA 
Quando acoplamos um sinal CA na base de um 
transistor aparece uma tensão CA no diodo base-emis-
sor. O valor da tensão CA determina até onde o ponto 
Q se afasta do ponto central. A variação senoidal em 
VBE produz uma variação senoidal em IE.[2] 
Para análise CA mais simplificada, optamos pelo 
modelo re, em que temos um circuito equivalente, 
como na Figura 2. Ora, um amplificador é chamado de 
pequenos sinais, se a amplitude do sinal for suficien-
temente pequena de forma que a operação do mesmo 
se dá na região linear da curva IExVBE. Percebe-se 
que uma resistência CA do diodo emissor diminui 
quando a corrente CC do diodo emissor aumenta, esta 
é denotada por: re. 
 
 
 
 
Figura 1. Circuito PDT. Fonte: Malvino (2016) 
2.3 - Capacitores 
 
Para estabelecer um terra para sinal no emissor, 
um capacitor é conectado entre o emissor e o terra. 
Esse capacitor é necessário, pois proporciona uma im-
pedância muito baixa para o terra, por essa razão, é 
denominado capacitor de desvio, CE. 
Com o objetivo de não perturbar as correntes e 
tensões CC, são conectados capacitores conhecidos 
como capacitores de acoplamento, que atuam como 
um curto-circuito perfeito em todas as frequências de 
interesse, ao mesmo tempo que bloqueia CC. [3] 
 
2.4 – Análise CC 
 Para a análise do sinal contínuo, além de eli-
minarmos a fonte de sinal alternado, cada capacitor 
será considerado como circuito aberto. Além de deter-
minar o ponto de operação (Q). [4] 
Temos que, VC= 0,4.Vcc, VCE=0,5.Vcc e VE = 
0,1.Vcc. 
 
2.5 – Análise CA 
Para a análise do sinal alternado, além de eliminarmos 
a fonte de sinal contínuo, cada capacitor será conside-
rado como curto-circuito. [4] 
 
2.6 – Resposta em Frequência 
O comportamento de um amplificador é diferente 
para cada valor de frequência do sinal que estiver 
sendo amplificado, podendo chegar ao extremo de, 
numa dada frequência, anulá-lo completamente. Uma 
forma de descrever este comportamento é determinar 
a faixa de frequências de operação do amplificador. A 
faixa de frequências de operação de um amplificador 
possui duas frequências limite: frequência de corte in-
ferior (f1) e frequência de corte superior (f2). [1] 
Definimos a banda média de um amplificador 
como a banda (ou faixa) de frequências entre 10f1 e 
0,1f2, como na figura 3. Na banda média, o ganho de 
tensão de um amplificador é aproximadamente má-
ximo. [5] 
Para análise acurada dos dados, tratamos as infor-
mações em decibel. O ganho de tensão em dB é dado 
por 20 log(𝐴𝑣) = 𝐴𝑣𝑑𝐵 . 
3 Metodologia 
O transistor utilizado para o projeto foi o 
BC547A, seus dados estão disponíveis na tabela 1. 
Considerando os valores das especificações individu-
alizadas do projeto, expostos na figura 4. 
Desta forma, temos então para a equação (1): 
𝐴𝑣 =
−𝑅𝐶||𝑅𝐿
𝑟𝑒
 (1) 
 
𝐴𝑣 =
𝑅𝐶 ∗ 𝑅𝐿
𝑅𝐶 + 𝑅𝐿⁄
26𝑚𝑉
𝐼𝐸⁄
 (2) 
𝐴𝑣 =
𝑅𝐿. 𝑅𝐶. 𝐼𝐶
(𝑅𝐿 + 𝑅𝐶). 26𝑚𝑉
 (3) 
 
De acordo com (3), para RL= 10kΩ, 𝑟𝑒 =
26𝑚𝑉
𝐼𝐸
, 
e RC.IC = VC = 0,4.Vcc, tem-se, RC = 41,2 kΩ, RC 
= 4RE, com isto, temos RE, R2 e R1: 
𝑅𝐸 =
𝑅𝐶
4
= 10,32𝑘Ω (4) 
 
𝑅2 = 
𝑉𝑏𝑒 + 0,1. 𝑉𝑐𝑐
0,1. 𝐼𝑐
= 8500Ω (5) 
 
𝑅1 = 
𝑉𝑐𝑐
0,1. 𝐼𝑐
− 𝑅2 = 41,5𝑘Ω (6) 
 
Tabela 1 - Dados do BC547A 
Dados Valores 
VBE 0,7 V 
β 110 
Vcc 10 V 
Ic 2,0mA 
VCE 5 V 
 
Com a análise CC feita, passa-se ao cálculo 
das impedâncias: 
𝑅𝑡ℎ = 𝑅1 || 𝑅2= 7055Ω (7) 
 
𝑍𝑐𝑖𝑛 = 𝑅𝐺 + 𝑅𝑡ℎ || 𝛽𝑟𝑒 = 1239Ω (8) 
 
𝑍𝑐𝑜𝑢𝑡 = 𝑅𝑐 + 𝑅𝐿 = 51282Ω (9) 
 
𝑍𝑐𝑒 = 𝑅𝐸 || (𝑟𝑒 + 
𝑅𝑡ℎ || 𝑅𝐺
𝛽
) = 13,43Ω (10) 
Figura 2. Circuito Equivalente. Fonte: Elaborado pelo autor (2021) 
Figura 3 - Resposta de amplificador CA. Fonte: Malvino 
(2016. Vl.2) 
Figura 4 - Especificações individualizadas. Fonte: Roteiro de Pro-
jeto 
Em que, RG é a resistência do gerador = 50Ω 
e Rth é a resistência de Thévenin. Com o valor das 
impedâncias posso calcular os capacitores, com o au-
xílio da equação (11): 
𝐶 =
1
2𝜋. 𝑓1. 𝑍
 (11) 
Porém, nos foi dado antecipadamente a faixa 
de banda média, então, como sabemos pela figura 4, 
fh=10.f1, então: 
 
𝐶 =
10
2𝜋. 𝑓ℎ1. 𝑍
 (12) 
Utilizando a menor frequência= 25Hz. Te-
mos: 
𝐶𝑖𝑛 = 51,38µ𝐹 
𝐶𝑜𝑢𝑡 = 1,24µ𝐹 
𝐶𝑒 = 4,74𝑚𝐹 
Para estabelecer um capacitor para alta fre-
quência e consequentemente uma frequência de corte 
superior para curva de resposta em frequência, faze-
mos: 
𝐶 =
10
2𝜋. 𝑓ℎ2. 𝑅𝐿
= 51𝑝𝐹 (13) 
Ora, fh2 é a maior frequência = 30kHz. 
4 Resultados e Discussões 
 Com o auxílio da ferramenta computacional 
Multisim, o amplificador projetado está identificado 
na figura 5. Os valores foram ajustados para valores 
de capacitores encontrados comercialmente, ou seja, 
foram arredondados para valores próximos. 
 
Sabendo que foi dado um ganho em banda média 
previamente especificado =30, como vimos 𝐴𝑣𝑑𝐵 =
29,54 𝑑𝐵. Com o objetivo de atestar o ganho pela 
curva de resposta em frequência, a partir do software 
Multisim, percebe-seo ganho em banda média na fi-
gura 6, coerente com os valores esperados, mesmo que 
ligeiramente maior. Ora, está dentro da faixa de erro. 
O erro pode ser justificado pelo uso de compo-
nentes ajustados para os valores de mercado. Na figura 
6, foi demarcada a faixa de frequência previamente 
discriminada em roteiro. 
5 Conclusões 
O projeto do amplificador de pequenos sinais 
apresentou resultados positivos, mesmo com uma taxa 
de erro de 1,77% - 2,05% para a faixa de frequência 
de banda média. Fez-se necessário possuir base teó-
rica esmerada e análise cuidadosa das equações para 
obter os resultados satisfatórios e tratar os dados con-
forme esperado. 
Por não possuir o material necessário e em vista 
do momento pandêmico, não foi realizada a imple-
mentação prática, que será realizada em momento 
oportuno. 
Agradecimentos 
Meus agradecimentos à Universidade Fede-
ral do Oeste da Bahia e ao departamento de Engenha-
ria Elétrica, bem como o docente orientador do pro-
jeto, Ademário Carvalho. 
Referências Bibliográficas 
[1] Silva, Pedro Armando da. Amplificadores a 
Transistor. (Novembro, 2013). IF – Santa 
Catarina. Disponível em : 
https://wiki.sj.ifsc.edu.br/wiki/images/1/11/ELA
1_Amplificador.pdf 
[2] Malvino, Albert; Bates, David. (2016). Eletrônica; 
tradução: Antonio Pertence Jr. 8. ed. . v. 1– Porto 
Alegre : AMGH. 
[3] Sedra, A. S., Smith, K. C. (2000) Microeletrônica. 
São Paulo, MAKRON Books. 
[4] Duarte, Marcelo de Almeida. (2017) Eletrônica 
analógica básica. 1. ed. - Rio de Janeiro : LTC. 
[5] Malvino, Albert; Bates, David. (2016). Eletrônica; 
tradução: Antonio Pertence Jr. 8. ed. . v. 2– Porto 
Alegre : AMGH. 
Figura 5 - Amplificador projetado. Fonte: Elaborado pelo autor 
(2021) 
Figura 6 - Resposta em Frequência. Fonte: Elaborado pelo 
autor (2021)