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ELETRÔNICA, princípios e aplicações − 2
Capítulo
8
Amplificador de Sinais
Sumário do capítulo:
8.1 Introdução, 119
8.2 Capacitores de acoplamento e derivação, 119
8.3 Superposição de efeitos CC e CA, 120
8.4 Resistência CA do emissor, 121
8.5 Parâmetros β e hfe, 123
8.6 Amplificador com emissor aterrado, 123
8.7 Distorção do sinal de saída, 124
8.8 Resposta em frequência, 124
8.9 Ganho de tensão, 126
8.10 Impedância de entrada, 128
8.11 Impedância de saída, 128
8.12 Exemplo - Determinação do ganho de tensão do amplificador, 129
8.13 Exemplo - Determinação das impedâncias de entrada e saída, 132
- Exercícios propostos, 135
Objetivos do capítulo:
 saber a função dos capacitores de acoplamento e passagem no circuito;
 saber como determinar o equivalente CC e CA do circuito amplificador;
 ter o conceito de resistência CA ou dinâmica de emissor;
 conhecer o que provoca distorção do sinal de saída do amplificador;
 saber como se determina o ganho de tensão do amplificador;
 saber como se determinam as impedâncias de entrada e saída do amplificador.
ELETRÔNICA, princípios e aplicações − 3
8.1 Introdução
Com o transistor bipolar de junção polarizado com um ponto de operação Q idealmente
próximo ao meio da reta de carga, pode-se acoplar um sinal CA de baixa amplitude à base desse
transistor, que produzirá variações na corrente de coletor, com a mesma forma e frequência. Por
exemplo, se a entrada for uma onda senoidal de frequência de 1 kHz , a saída será uma onda senoidal de
maior amplitude com uma frequência de 1 kHz .
O amplificador é chamado amplificador linear de alta fidelidade se não mudar a forma do sinal.
Desde que a amplitude do sinal seja pequena, o transistor usará somente uma pequena parte da reta de
carga e a operação será linear, como se mostra na Figura 8.1.
Figura 8. 1 operação linear
Figura 8. 2 operação não linear
Por outro lado, se o sinal de entrada for elevado, as variações ao longo da reta de carga, levarão
o transistor à saturação, ou ao corte ou a ambas, provocando distorções no sinal de saída, fazendo com
que a operação não seja linear, como se mostra na Figura 8.2.
8.2 Capacitores de acoplamento e derivação
Os capacitores de acoplamento são utilizados para interligar diferentes estágios do circuito sem
que ocorram modificações das condições CC desses estágios, evitando assim alteração das condições de
polarização. Um capacitor de acoplamento faz a passagem de um sinal CA de um ponto ao outro do
circuito, bloqueando-se o sinal CC. Para que isto aconteça, a reatância capacitiva Xc precisa ser muito
pequena comparada com a resistência em série do circuito.
Xc 
1
2    f C
Figura 8. 3 capacitores de acoplamento e derivação
O capacitor de derivação ou passagem (By Pass) tem a função de desviar a componente CA do
sinal através de um trecho de menor impedância no circuito, comportando-se idealmente como um
curto circuito para o sinal CA. Por isso, o emissor do transistor está em curto circuito com o terra (terra
CA) no que se refere ao sinal CA. Um capacitor de derivação não perturbará a tensão CC, pois se
comporta como circuito em aberto para a corrente CC.
ELETRÔNICA, princípios e aplicações − 4
Figura 8. 4 substituição dos capacitores por um curto circuito
8.3 Superposição de efeitos CC e CA
A fonte de tensão CC permite fixar as correntes e tensões de operação (quiescentes) no
transistor do amplificador. A fonte CA de sinal produz variações nessas correntes e tensões contínuas do
circuito e, então, o sinal é processado pelo circuito do amplificador. A forma mais simples de se analisar
o circuito é dividindo a análise em duas partes: uma análise CC e uma análise CA.
Circuitos equivalentes CC e CA
O procedimento na aplicação da superposição de efeitos nos circuitos com transistores será
mostrado a seguir, assim como a obtenção dos circuitos equivalentes CC e CA.
Figura 8. 5 amplificador emissor comum
Circuito equivalente CC
Deve-se desativar a fonte CA. Desativar uma fonte significa colocar em curto circuito uma fonte
de tensão ou abrir uma fonte de corrente. Deve-se substituir também cada capacitor por um
equivalente aberto. O circuito que permanece é chamado circuito equivalente CC, como se mostra na
Figura 8.6. Com este circuito, se pode calcular qualquer corrente e tensão CC.
Figura 8. 6 circuito equivalente CC do amplificador
ELETRÔNICA, princípios e aplicações − 5
O circuito equivalente CC pode ser redesenhado como segue:
Figura 8. 7 circuito equivalente CC redesenhado
Circuito equivalente CA
Deve-se desativar a fonte CC. Os capacitores de acoplamento e de derivação devem ser
substituídos por um equivalente curto-circuito. O circuito que permanece é chamado circuito
equivalente CA, como se mostra na Figura 8.8.
Figura 8. 8 circuito equivalente CA do amplificador
O circuito equivalente CA pode ser redesenhado, como se mostra na Figura 8.9.
Figura 8. 9 circuito equivalente CA redesenhado
A corrente total em qualquer ramo do circuito será igual à soma das correntes CC e CA através
desse ramo. A tensão total em qualquer ramo será também igual à soma das tensões CA e CC. Na
análise de circuitos com sinais contínuos e alternados, é utilizada uma notação para representação de
tensões e correntes. Grandezas contínuas, como tensões e correntes CC são representadas por letras
maiúsculas. Por exemplo, usam-se: VE, VC, VB, IE, IC, IB. Grandezas alternadas, como tensões e
correntes CA são representadas por letras minúsculas. Por exemplo, usam-se: ve, vc, vb, ie, ic, ib.
8.4 Resistência CA do emissor
Conhecido o ponto de operação Q no modo linear, o transistor será substituído pelo equivalente
como se mostra na Figura 8.10.
ELETRÔNICA, princípios e aplicações − 6
Figura 8. 10 equivalente CC do transistor
Na ausência de um sinal CA, o transistor funciona no ponto de operação Q geralmente
localizado próximo ao meio da reta de carga CC. Quando um sinal CA aciona o transistor, a corrente e a
tensão do emissor variam. Se o sinal for pequeno, o ponto de operação oscilará de Q a um ponto A e a
seguir, para um ponto B e de volta para Q, repetindo o ciclo. Essas variações ocorrem em IE e VBE
como mostra a Figura 8.11.
Figura 8. 11 ponto de operação (ponto quiescente)
Se o sinal for pequeno, os picos A e B serão próximos de Q e o funcionamento será
aproximadamente linear.
re 
VBE
I E
Onde:
re = resistência CA do emissor
VBE = tensão CA do diodo equivalente base emissor
I E = corrente CA através do emissor
Com o transistor polarizado no amplificador, o diodo equivalente base-emissor é substituído pela
resistência CA do emissor.
Figura 8. 12 equivalente CA do transistor
Como re é a razão entre a variação em VBE e a variação em IE, seu valor depende da posição
do ponto Q. Quando mais alto na curva estiver Q, menor se torna re porque a mesma variação na
tensão da base-emissor produz uma variação maior na corrente do emissor. A inclinação da curva do
diodo no ponto Q determina o valor de re. Da equação da junção PN, demonstra-se que:
ELETRÔNICA, princípios e aplicações − 7
re 
25mV
IE
Essa equação é válida à temperatura ambiente, por volta de 25o C. O valor de re aumenta
aproximadamente 1% para cada aumento de 3o C. A corrente IE é a corrente de polarização no emissor.
8.5 Parâmetros  e hfe
A razão entre as correntes contínuas, IC do coletor e IB da base, é denominada  . Essa razão
não é linear e, portanto  depende da localização do ponto Q. Nas folhas de dados do transistor, é
especificado o valor de  para um valor específico de IC. Somente algumas folhas de dados trazem
uma curva de  em função de IC. O hfe é uma quantidade de pequeno sinal que depende da
localização do ponto Q .
hfe 
ic
ib
8.6 Amplificador com emissor aterrado
A Figura 8.13 mostra um amplificador na configuração emissor comum. Um sinal de baixa
amplitude aplicado à base produz variações na corrente da base. Devido à  , a corrente do coletor é
amplificada mantendo a mesma frequência do sinal na base. Esta corrente do coletor flui através da
resistência do coletor e produz uma tensão de saída amplificada obtida entre o coletor e o terra.
Figura 8. 13 amplificador com emissor aterrado
Devido às variações na corrente do coletor, a tensão de saída, varia em torno da tensão VCE
quiescente. Durante o semiciclo positivo da tensão de entrada, a corrente da base aumenta, fazendo
aumentar a corrente do coletor. Isto produz uma queda de tensão maior através da resistência do
coletor e, portanto, a tensão do coletor-emissor diminui e obtém-se o primeiro semiciclo negativo da
tensão de saída.
Do mesmo modo, no semiciclo negativo da tensão de entrada, flui uma corrente menor do
coletor e a queda de tensão através do resistor de coletor diminui. Por essa razão, a tensão do coletor
ao terra aumenta e obtém-se o semiciclo positivo da tensão de saída. Como se pode observar, a tensão
de saída está defasada em 180o em relação à tensão de entrada.
Vsaída   A  Ventrada
onde A é o fator de amplificação.
ELETRÔNICA, princípios e aplicações − 8
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