CRITRIOS DE PROJETO DE AMPLIFICADORES CLASSE A (PEQUENOS SINAIS) 1.Dados Iniciais Em geral, o ponto de partida para o projeto de um amplificador est em saber os seguintes dados: yO valor da Fonte DC disponvel para alimentao do circuito (5V, 10V, 12V,..., simtrica ou no, etc.) Em geral, a Fonte DC tem valor pr-definido, pois um estgio amplificador normalmente apenas umcircuitoentrevriosdeumsistema;poroutrolado,seocircuitoamplificadoronicoouo elemento central do projeto, deve-se dimensionar a Fonte DC com base nos critrios e requisitos do amplificador; yAespecificaodaCargaparaaqualosinaldoamplificadorserentregue(resistnciaou impedncia, potncia ou corrente requerida); yAespecificaodaFontedeSinalACaseraplicadaentradadoamplificador(resistnciaou impedncia de sada, tenso nominal e etc.). Noprojetodeamplificadores,nohcomoconsiderarasinformaesacimamencionadasdeforma dissociadas.Porexemplo,paraespecificaroGanhodeTensoe,porconseqncia,onmerodeestgios amplificadores necessrio considerar: a tenso de sada necessria para entrega da potncia requerida na carga, o que est relacionado com o valor do resistor de coletor, tanto para garantir a mxima transferncia detensocomooprprioganhodeestgio;sendoqueRcdefineoponto-de-operao(nvelDC)e,por tabela, a FLE do amplificador. 2.Consideraes Iniciais 2.1.Comrespeitoaosamplificadoresdepequenossinais,comoemquesto,devemosconsiderarque noaconselhveltrabalharcomsinaisdeentradasuperioresa2,5mV,afimdeevitarmos distores no sinal de sada; 2.2.Justamenteporcontadadistoro,nomuitocomumoprojetodeestgioscomganhos superiores a 250. Alm disso, visto que a resistncia de coletor, alm de usada no clculo do ganho de tenso (Av), define tambm a resistncia (impedncia) de sada; 2.3. Existem critrios bsicos aplicados a cada tipo de configurao de amplificadores com BJT; ou seja, oscritriosaplicadosaumaconfiguraoemissor-comumpossuemdistinesasdaconfigurao coletor-comum; haja visto as peculiaridades de aplicao de cada uma destas configuraes;2.4.Amplificadoresdetenso,casotpicodaconfiguraoemissor-comum,implicamnuma preocupaocomamximatransfernciadetensodaFontedeSinalACaoamplificador(por exemplo, ) e do amplificador carga (por exemplo, ); 2.5.Amplificadoresdecorrente,casotpicodaconfiguraocoletor-comum,implicamnuma preocupaocomamximatransfernciadetensodaFontedeSinalACaoamplificador ( ) e a mxima transferncia de potncia do amplificador para a carga ( ); 3.Exemplo de Projeto Vejamos o projeto de um circuito amplificador que dever amplificar um sinal AC de 2,5mVPICO para entreg-loaumacargade16(resistnciatpicadaassociaoemsriededoisalto-falantes)com,pelomenos, 10mW de potncia. Considere a resistncia de sada da fonte (RS) igual a 50 (tpico da sada de um gerador de sinais). 3.1. Etapas de projeto Esteumexemplotpicoemquesonecessrios,nomnimo,doisestgiosamplificadores:umpara amplificaodetenso(emissor-comum)eoutroparaamplificaodecorrente(coletor-comum)para entregar a potncia requerida na carga.Na verdade, para amplificao de tenso trabalharemos com dois estgios: um de pr-amplificao no qual usaremosumaconfiguraoemissoraterrado,viacapacitordebypass,natopologiacomdivisordetenso nabaseeoutroestgiodeamplificaolinearizada,tambm,natopologiadivisordetensonabase.Para amplificaodecorrenteusaremosumaconfiguraocoletor-comum.Oacoplamentoentreosdiversos estgios ser capacitivo. O esquema geral do circuito amplificador dado abaixo. Os valores dos componentes e a especificao dos transistores sero obtidos em projeto a seguir. 3.1.1.Modelo AC do Circuito Amplificador AtravsdomodeloACdocircuitoamplificadorpodemosidentificarosprincipaisparmetrosquedevero ser especificados para dimensionamento dos componentes do circuito.3.1.1.1. Desenho Esquemtico 3.1.1.2. Clculo do Ganho de Tenso do circuito Aplicanuo uivisoi ue tenso na entiaua temos e Poi substituico temos

Fazenuo e sabenuo que pouemos achai a equaco ue Em nossa introduo, ressaltamos que muito difcil correlacionar os critrios para os diversos parmetros de um amplificador a transistor quando se tenta trabalhar com ganhos acima de 200 em um nico estgio. Portanto, no presente caso, sero implementados dois estgios de amplificao de tenso; o primeiro com ganhopoucoacimade100eosegundocomganhobemmenor,porcontadalinearidade.Nototal, poderemos obter ganho de tenso acima de 200. 3.1.2.Estgio Pr-Amplificador de Tenso Conformejmencionado,nesteestgioserempregadaumaconfiguraoemissor-comumcomemissor aterrado via capacitor de bypass na topologia com divisor de tenso na base. A opo por essa configurao sedeveaorequerimentodeganhoelevadosemanecessidadedeelevadaresistnciadeentrada,sendo suficiente algumas unidades de kilo-Ohms, e sem muita preocupao com distores devido ao rE. 3.1.2.1. Clculo do Ganho de Tenso do circuito Aplicanuo uivisoi ue tenso na entiaua temos que e Poi substituico temos Assimpouemos achai a equaco 3.1.2.2. Esquema Eltrico 3.1.2.3. Clculo da Corrente de Polarizao, ICQ Pouemos aumitii como ciitiio iazovel que a iesistncia ue caiga uesse estgio seja ue e paia mxima tiansfeincia ue tenso necessiio que No caso Calculanuo o ganho uo ampliicauoi poi Sabese que nesta coniguiaco Nas 3.1.2.4. Clculo do Valor da Fonte de Alimentao DC, VCC Paia centializai o ponto ue opeiaco uevemos fazei e Sabese que xx Se izeimos ento Pouemos aiienuonuai paia 0 ponto 0 poue sei ueteiminauo poi 3.1.2.5. Clculo do Valor dos resistores: RC e RE Sabese que nesta coniguiaco Poitanto 3.1.2.6. Clculo do Valor de , R1 e R2 Consiueianuo que pouemos ueteiminai o valoi ue ou seja onue x x Ento 0sanuose a iegia ue estabiliuaue Combinanuo as expiesses temos x Paia calculai e uevese consiueiai as seguintes equaces e Nanipulanuo as equaces temos e Tambm Sabese que Poitanto Poi sua vez 3.1.2.7. Clculo dos Capacitores (C1, C2 e C3) Paia o clculo ue uevemos consiueiai as expiesses e Ento onue Assim F Paia o clculo ue uevemos consiueiai as expiesses e Ento F0 valoi comeicial uauo poi F Paia o clculo ue uevemos consiueiai e Ento F

Fv 3.1.2.8. Esquema Eltrico do Projeto Completo C210uFV19VRe2.2kR1100kVsFREQ = 1kHzVAMPL = 1mVVOFF = 0V00C110uF0Rc2.2k0R275kV0Rs50R0Q1BC548BVCC VCCR922kC3100uF 3.1.3.Estgio Amplificador de Corrente 3.1.3.1. Esquema Eltrico 3.1.3.2. Clculo do Ponto de Polarizao (IEQ e VEQ ) Sabese que Poitanto Sabese ainua que Paia piouuzii tal coiiente necessiio que Ento o poue sei obtiuo poi Atiavs uo valoi muio temos 3.1.3.3. Clculo das Resistncias (RE e RB ) Sabese que Pouemos ueuuzii que Assim 3.1.3.4. Clculo dos Capacitores (C1, C2 e C3) Consiueianuo que Poi sua vez 0saiemos um Tiansistoi Bailington ue que iesulta numa Resistncia ue Entiaua maioi Ento Paia o clculo ue uevemos consiueiai as expiesses e Ento onue Assim F Paia o clculo ue uevemos consiueiai e Ento F

Fv 3.1.3.5. Esquema Eltrico do Circuito Projetado 3.1.4.2 Estgio Amplificador de Tenso Dado que, no 1 Estgio, o ganho pouco acima de 100, uma entrada de 2,5mV resultara numa sada superior 250mV.Paratrabalharcomestenveldesinal,umamplificadorprecisaserlinearizado,ouseja,oganho nopoderserdependentederE;portanto,deve-seempregarumaconfiguraoemissor-comumsem capacitor de bypass (topologia com divisor de tenso na base). 3.1.4.1. Esquema Eltrico 3.1.4.2. Clculo do Ganho de Tenso do circuito ueuuzimos uma foimula geial paia o ganho iepetiua abaixo Como j fizemos 3.1.4.3. Clculo da Corrente de Polarizao, ICQ Foi uauo que a iesistncia ue entiaua uesse estgio paia mxima tiansfeincia ue tensoSabese que nesta coniguiaco Nas 0 ponto 0 poue sei ueteiminauo poi 3.1.4.4. Clculo do Valor dos resistores: RC e RE Sabese que nesta coniguiaco Poitanto 3.1.4.5. Clculo do Valor de R1 e R2 Consiueianuo que pouemos ueteiminai o valoi ue ou seja onue x x Ento 0sanuose a iegia ue estabiliuaue Combinanuo as expiesses temos x Paia calculai e uevese consiueiai as seguintes equaces e Nanipulanuo as equaces temos e Tambm Sabese que Poitanto Poi sua vez 3.1.4.6. Clculo dos Capacitores (C1, C2 e C3) Paia o clculo ue uevemos consiueiai as expiesses e Ento onue Assim F Paia o clculo ue uevemos consiueiai as expiesses e Ento F0 valoi comeicial uauo poi F Paia o clculo ue uevemos consiueiai e Ento F

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