Teoria dos Circuitos e Fundamentos de Electr´onica

A N ÁLISE , S IMULAÇ ÃO E T ESTE
DE
C IRCUITOS A MPLIFICADORES COM TJB
T RABALHO DE L ABORAT ÓRIO
Teoria dos Circuitos e Fundamentos de Electrónica
Teresa Mendes de Almeida
[email protected]
Área Cientı́fica de Electrónica - DEEC - IST
Maio de 2011
Circuitos Amplificadores com TJB
1
1 Introdução
Neste trabalho de laboratório é analisado teoricamente, simulado o comportamento e realizado experimentalmente um
circuito amplificador com transı́stor de junção bipolar (TJB). São consideradas duas configurações para o amplificador:
saı́da no emissor e saı́da no colector.
Para a realização do trabalho de laboratório é necessário fazer uma preparação antes da aula de laboratório que consta da
leitura do guia do trabalho, da aprendizagem dos conceitos teóricos necessários, da análise teórica dos circuitos a serem
montados no laboratório e da resposta a todas as questões teóricas que são colocadas no guia de trabalho, assim como a
simulação dos circuitos. Durante a aula de laboratório devem ser realizadas as experiências indicadas no guia do trabalho,
registados os resultados e elaborado o relatório que é entregue no final da aula de laboratório.
1.1
Objectivos
Este trabalho de laboratório tem por objectivo a realização de um circuito amplificador com transı́stor de junção bipolar.
Numa primeira montagem é analisada a caracterı́stica de transferência do amplificador. O amplificador é depois analisado
nas suas funcionalidades de amplificador de tensão e seguidor de tensão.
1.2
Conhecimentos Teóricos
Para a realização deste trabalho de laboratório são necessários os seguintes conhecimentos teóricos: técnicas de análise
de circuitos resistivos lineares (lei de Ohm, leis de Kirchhoff, divisor de tensão, etc.), transı́stor de junção bipolar (TJB)
e seu modelo incremental, análise estática (determinação do ponto de funcionamento em repouso – PFR) e incremental
(análise AC para sinais incrementais) de circuitos com TJBs, nomeadamente circuitos amplificadores (circuito seguidor
de emissor e circuito de emissor comum).
1.3
Material e Equipamento
No inı́cio do laboratório deve requisitar todo o material necessário e no fim da aula deve devolvê-lo e deixar a bancada
arrumada e limpa e todos os equipamentos desligados.
Para a realização deste trabalho de laboratório são necessários os seguintes equipamentos: base de montagem com fontes
de tensão de ±15 V , multı́metro, osciloscópio, gerador de funções (sinais sinusoidais, triangulares e rectangulares),
frequencı́metro, cabos BNC-BNC e tês. Para realizar as montagens precisa de uma placa breadboard, fios, alicate e/ou
descarnador, pinça e chave de fendas.
Os componentes a serem utilizados nos circuitos são: 1 transı́stor bipolar BC547B, 1 condensador electrolı́tico de
100 µF/25 V , 1 condensador electrolı́tico de 47 µF/25 V , 1 resistência de 82 kΩ, 1 resistência de 68 kΩ, 1 resistência
de 3.6 kΩ, 1 resistência de 1.8 kΩ e 1 resistência de 1.2 kΩ.
2
Circuito Amplificador
O circuito amplificador a ser estudado está representado de forma simplificada na figura 1. É caracterizado por uma
resistência de entrada, Rin , um ganho de tensão, Av e uma resistência de saı́da, Ro .
RG
vg(t)
Rin
Circuito
Amplificador
RS
Ro
vs(t)
vin
Ro
Figura 1: Diagrama simplificado do circuito amplificador.
Rin
Av vin
Circuitos Amplificadores com TJB
2
O sinal de entrada a amplificar, vg (t), é aplicado ao amplificador através de um condensador (acoplamento AC) para que
o PFR do circuito amplificador não seja alterado por uma possı́vel componente contı́nua presente no sinal do gerador. Da
mesma forma, o sinal amplificado será entregue ao andar amplificador seguinte (representado de forma simplificada na
figura através da sua resistência equivalente de entrada, RS ) por acoplamento AC.
Na figura 2 está representado o esquema eléctrico completo do circuito amplificador que será analisado, simulado e testado
experimentalmente no laboratório. O sinal do gerador é aplicado na base do transı́stor através do condensador CB e o
sinal de saı́da pode ser considerado no colector (obtendo-se um circuito de emissor comum) ou no emissor (obtendo-se
um circuito seguidor de emissor). O sinal presente na base do transı́stor, vB (t) = VB + vb (t) ≈ VB + vg (t), terá então
uma componente AC sobreposta a uma componente DC que resulta do circuito de polarização que impõe um determinado
PFR ao transı́stor. De modo semelhante, no colector e no emissor ter-se-ão componentes AC sobrepostas às componentes
DC (vC (t) = VC + vc (t) e vE (t) = VE + ve (t)), sendo então introduzidos no circuito os condensadores C1 e C2 , a fim
de se isolar na saı́da as componentes incrementais, vc (t) e ve (t).
VCC = +15 V
R1 = 82 kΩ
R2 = 68 kΩ
RC = 3.6 kΩ
RE1 = 1.2 kΩ
RE2 = 1.8 kΩ
CB = C1 = C2 = 47 µF/25 V
CE = 100 µF/25 V
VCC
R1
RG
RC
C1
CB
vg(t)
R2
RE1
C2
vc(t)
ve(t)
RS
vs(t)
CE
Rin
RE2
Ro
Q = BC547B
β = 290
VBEon = 0.66 V
VCEsat = 0.1 V
VA = 65 V
Figura 2: Circuito amplificador com TJB: a) circuito seguidor de emissor — saı́da no emissor, vs = ve ; b) circuito
amplificador de tensão — saı́da no colector, vs = vc .
2.1
Análise Estática do Circuito Amplificador
Considere o circuito amplificador (figura 2) quando não é aplicado sinal na sua entrada (vg = 0), ou seja, o seu funcionamento em repouso (regime estático ou DC), em que os condensadores correspondem a circuitos abertos.
a) Calcule de forma simplificada o PFR determinando as seguintes tensões e correntes: VB , VC , VE , IB , IC , IE , IR1
e IR2 . Para isso admita que são válidas as aproximações:
IB << IR1 , IR2 ⇒ IR1 ≈ IR2
(1)
IB << IE , IC ⇒ IE ≈ IC
(2)
Para cada grandeza, apresente a equação simbólica e o valor calculado. Em face dos resultados que obtiver, conclua
se este cálculo aproximado é válido para este circuito.
b) Faça agora o cálculo exacto do PFR determinando as tensões e as correntes da alı́nea anterior. Sugestão: determine
primeiro o circuito equivalente de Thévenin visto à esquerda da base do transı́stor e depois realize os cálculos do
PFR.
c) Apresente resultados que comprovam o facto de o transı́stor estar a funcionar na zona activa directa.
d) Utilize os valores obtidos na alı́nea b) para calcular os parâmetros do modelo incremental do transı́stor a funcionar
à temperatura ambiente (VT = 25 mV ).
Circuitos Amplificadores com TJB
3
2.2 Caracterı́stica de Transferência
Considere o circuito da figura 3 que permite identificar e traçar o gráfico da caracterı́stica de transferência, assim como
obter uma estimativa do ganho de tensão e da máxima amplitude que o sinal a amplificar pode ter sem que ocorra distorção
significativa no sinal de saı́da. Considere RE = RE1 + RE2 , que a fonte de tensão VB é ajustável e VB ∈ [0, 8 V ].
VCC
RC
VC
VE
VB
RE
Figura 3: Circuito com tensão ajustável na base do TJB pela fonte de tensão VB ∈ [0, 8 V ].
a) Admitindo que a fonte de tensão VB pode ser ajustada no intervalo [0, 8 V ], determine quais os valores de VB
correspondentes às diferentes regiões de funcionamento possı́veis para o transı́stor, assim como os pontos fronteira
entre os três modos de funcionamento (corte – zona activa directa – saturação).
b) Considerando o transı́stor a funcionar na zona activa, determine as equações numéricas que permitem calcular
VC (VB ) e VE (VB ). Repita este procedimento para a situação em que o transı́stor está saturado.
c) Com os resultados das alı́neas anteriores trace no gráfico as caracterı́sticas de transferência vC (vB ) e vE (vB ) e
identifique as zonas de funcionamento do transı́stor. Admita uma representação linear por troços para cada região
de funcionamento.
d) Admitindo que é possı́vel impor no circuito amplificador um PFR a meio da caracterı́stica de transferência, vC (vB ),
determine qual a máxima amplitude que o sinal de saı́da AC (componente incremental) pode ter sem que sofra
distorção significativa, quando se considera a saı́da no colector. Marque dois pontos no gráfico obtido (pontos A1 e
B1 ) e faça uma estimativa do ganho de tensão, Avc1 = vc1 /vg , com base no declive do segmento de recta A1 B1 .
Estime o valor máximo da amplitude do sinal de entrada, vg (t) = VGM cos (ωt) que permite obter uma saı́da sem
distorção significativa.
2.3
Seguidor de Emissor
Considere o circuito amplificador com o sinal de saı́da no emissor do transı́stor (vs = ve , na figura 2), obtendo-se assim
um circuito seguidor de emissor. Admita RG ≈ 0 e RS → +∞, que o interruptor que liga CE − RE2 está fechado e que,
à frequência de trabalho, as impedâncias dos condensadores são nulas.
a) Apresente o esquema incremental do amplificador. Considere no esquema incremental do transı́stor os parâmetros
calculados em 2.1.d). Identifique a entrada, vg , e a saı́da ve .
b) Apresente uma equação simbólica para calcular a resistência incremental vista pelo gerador de sinal, Rin =
∆vIN /∆iIN = vin /iin . Pode calcular primeiro a resistência vista da base do transı́stor Rb = ∆vB /∆iB = vb /ib
e, utilizando Rb , obter depois o valor de Rin introduzindo as resistências R1 e R2 . Calcule o valor de Rin .
c) Apresente uma equação simbólica para calcular a resistência incremental de saı́da, Roe , vista do nó do emissor do
transı́stor. Calcule o valor de Roe .
d) Apresente uma equação simbólica para calcular o ganho de tensão do circuito, Ave = ∆vOE /∆vG = voe /vg .
Calcule o valor de Ave .
Circuitos Amplificadores com TJB
4
2.4 Amplificador de Tensão
Quando o sinal de saı́da é considerado no colector (vs = vc , no circuito da figura 2), o circuito amplificador tem a
capacidade de amplificar a tensão de entrada (por isso se chama circuito amplificador de tensão ou de emissor comum).
Admita, como anteriormente, que RG ≈ 0 e RS → +∞, que o interruptor que liga CE − RE2 está fechado e que, à
frequência de trabalho, as impedâncias dos condensadores são nulas.
a) Apresente o esquema incremental do amplificador. Considere no esquema incremental do transı́stor os parâmetros
calculados em 2.1.d). Identifique a entrada, vg , e a saı́da vc .
b) Apresente uma equação simbólica para calcular a resistência incremental de saı́da, Roc , vista do nó do colector do
transı́stor (para este cálculo, inclua ro no modelo do transı́stor). Calcule o valor de Roc .
c) Apresente uma equação simbólica para calcular o ganho de tensão, Avc2 = ∆vOC /∆vG = voc /vg . Calcule Avc2 .
d) Qual a máxima amplitude do sinal de entrada que ainda garante que o circuito funciona como amplificador, ou seja,
que permite obter na saı́da um sinal sinusoidal que é igual a Avc2 × vg (t) = Avc2 × VGM cos (ωt)?
3
Simulação do Circuito Amplificador
Utilize o programa LTSpice IV para fazer a simulação do amplificador. Siga os passos indicados a seguir e obtenha os
resultados pedidos.
Crie um novo esquema (new schematic) e comece por colocar o transı́stor (utilize o componente npn, que está na directoria
principal dos componentes do simulador). Depois seleccione-o e edite-o escolhendo a opção Pick new transistor e, da lista
disponı́vel de componentes escolha BC547B. Introduza depois as resistências e os condensadores (excepto o condensador
CE ), assim como a fonte de alimentação (componente voltage que se encontra na directoria principal dos componentes
do simulador) e ajuste o seu valor para 15 V . finalmente, introduza o gerador de sinais e a massa. Para que o circuito
não fique com demasiadas ligações, pode introduzir vários sı́mbolos de massa. Para posicionar os componentes de forma
correcta use os comandos Rotate e Mirror disponı́veis no simulador. Depois faça as ligações entre os componentes do
circuito (wire) e altere os valores das caracterı́sticas dos componentes para obter o circuito desejado. Associe nomes aos
nós do circuito (label net), de acordo com o esquema da figura 2, para permitir identificar os resultados (por exemplo,
G, B, C, E, OC, OE). Guarde (save as) o seu esquema numa directoria diferente da directoria por defeito (geralmente
C:\Program Files\LTC\LTspiceIV), para que não altere nenhum dos ficheiros originais do programa (sugestão:
crie uma directoria relativa ao trabalho de laboratório e guarde lá todos os ficheiros). Dê nomes sugestivos aos ficheiros
para mais facilmente identificar os circuitos e os resultados obtidos.
São de seguida pedidos vários resultados da simulação do circuito. Apresente os resultados no relatório pela mesma
ordem das alı́neas e identifique cada folha no canto superior direito com o ı́ndice da alı́nea respectiva.
a) Considere o gerador com um sinal sinusoidal de 0 V de amplitude e frequência 10 kHz. Ajuste estes dois parâmetros nas opções avançadas (advanced) do componente e escolha Ncycles = 10. Para os restantes parâmetros
preencha zero.
SINE(Voffset
Vamp
Freq
Td
Theta
Phi
Ncycles)
Corra a simulação e determine o PFR escolhendo a opção de simulação DC op pnt.
Imprima o esquema eléctrico e os resultados do cálculo do PFR e anexe-os ao relatório (antes de imprimir os
resultados, veja o ANEXO II, na pág. 7, com as indicações sobre a forma de imprimir os resultados).
b) Altere a amplitude do sinal do gerador para 100 mV e escolha a opção de simulação transient com um tempo de
simulação (stop time) igual a 10 perı́odos do sinal de entrada, o que permite ver as tensões nodais ao longo do
tempo. Corra a simulação e faça um gráfico com o sinal do gerador, vg , e as tensões incrementais no colector e no
emissor, obtidas após os condensadores C1 e C2 (vc e ve , respectivamente). Pondo a marca sobre os nós aparece
uma ponta de prova e seleccionando o nó, o gráfico é feito automaticamente.
Imprima o gráfico dos resultados e anexe-o ao relatório (ver o ANEXO II, na pág. 7).
Circuitos Amplificadores com TJB
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c) Repita a alı́nea anterior, mas agora visualize os resultados das tensões nodais na base, no colector e no emissor do
transı́stor (vB , vC , vE ).
Imprima o gráfico dos resultados e anexe-o ao relatório (ver o ANEXO II, na pág. 7).
d) Aumente a amplitude do sinal de entrada para 6.5 V . Apague as linhas correspondentes aos gráficos de vB e vE .
Altere a grandeza representada no eixo dos xx para a tensão na base do transı́stor. Para isso coloque o rato sobre a
escala horizontal que ficará com a forma de uma régua. Clique sobre a escala e escolha para a Quantity plotted a
tensão na base do transı́stor, V (B). Obterá assim a caracterı́stica de transferência vC (vB ).
Imprima o gráfico dos resultados e anexe-o ao relatório (ver o ANEXO II, na pág. 7). Marque dois pontos no gráfico
(A1 e B1 ) e, a partir das suas ordenadas e abcissas (identifique-as no gráfico), calcule o ganho de tensão Avc1 .
e) Introduza o condensador CE no circuito e repita a alı́nea b).
f) Repita a alı́nea c).
g) Repita a alı́nea d). Marque dois pontos no gráfico (A2 e B2 ) e, a partir das suas ordenadas e abcissas (identifique-as
no gráfico), calcule o novo ganho de tensão Avc2 .
h) Pretende-se agora caracterizar a resposta em frequência do amplificador, que é condicionada pelos condensadores do
circuito e pelo próprio transı́stor que também tem condensadores internos entre os seus terminais. Para isso deve ser
acrescentado um parâmetro no gerador de sinal e alterado o comando de simulação. Edite o gerador de sinal (clique
com o botão do lado direito do rato sobre o componente) e nas opções Small Signal AC Analysis(.AC)
preencha o campo AC Amplitude com 100 mV . Isto permitirá considerar um sinal de entrada sinusoidal com
100 mV de amplitude e cuja frequência irá variar, a fim de poder ser obtido o gráfico da resposta em frequência
(módulo [dB] e fase [grau]).
Altere o comando de simulação escolhendo AC Analysis (análise em regime forçado sinusoidal). O comando pode
ser editado, clicando com o botão do rato do lado direito, ou pode ser eliminado (cut) e, depois, correndo novamente
a simulação, faz aparecer uma nova janela para o comando. Nos parâmetros considere: Type of sweep = Decade;
Number of points per decade = 100; Start frequency = 1 Hz; e Stop frequency = 100 M Hz. Assim, a frequência
irá variar de forma logarı́tmica entre 1 Hz e 100 M Hz, sendo considerados 100 pontos em cada década. No
comando visualizado no esquema ficará:
.ac dec 100 1 100meg
Se estiver aberta alguma janela com resultados, elimine-a. Dê o comando de correr a simulação (run) e escolha vc e
ve como resultados a serem visualizados. Assim irá obter um gráfico do módulo e da fase das amplitudes complexas
V c e V e ¯para a gama
de frequências
¯
¯
¯ escolhidas. Como o que interessa são os ganhos de tensão do amplificador,
Avc2 = ¯V c /V g ¯ e Ave = ¯V e /V g ¯, é preciso dar essa indicação ao simulador. Para isso, ponha o rato sobre a
legenda do gráfico e clique com o botão do lado direito (o que permite editar a função cujo gráfico se pretende
visualizar) e faça a divisão por V (G).
Imprima o gráfico dos resultados e anexe-os ao relatório (ver o ANEXO II, na pág. 7). Marque sobre o gráfico os
pontos correspondentes a 10 kHz e identifique o ganho (em unidades lineares) e a desfasagem (em grau) para um
sinal de entrada sinusoidal.
i) Leve para a aula de laboratório os ficheiros (pode levar um computador portátil ou usar o PC do laboratório) e
ser-lhe-á pedido que obtenha novos resultados após introduzir uma alteração no circuito.
j) Com base nos resultados teóricos e de simulação e nas caracterı́sticas desejáveis para um amplificador de tensão,
explique qual a vantagem de ser usado o condensador CE no circuito amplificador de tensão.
4
Realização Experimental
Como na realização experimental o circuito amplificador não será acoplado a um segundo andar amplificador, nem será
usada qualquer resistência de carga RS , durante o ensaio laboratorial não serão utilizados os condensadores C1 e C2 .
Para a visualização e registo dos sinais incrementais de saı́da (ve e vc ) o osciloscópio será usado em modo AC no canal
correspondente à visualização destes sinais.
Circuitos Amplificadores com TJB
6
4.1 Funcionamento Estático (PFR)
a) Consulte a folha de caracterı́sticas do TJB e identifique os terminais correspondentes ao colector, base e emissor.
b) Antes de montar o circuito, meça os valores reais das resistências R1 , R2 , RC e RE . Se o multı́metro não for de
escala automática, ajuste a escala do multı́metro de acordo com o valor a medir, para que as medidas tenham a
maior precisão possı́vel.
c) Monte o circuito amplificador (figura 2) sem os condensadores e utilize a fonte de alimentação da base de montagem. Com o voltı́metro em modo DC meça a tensão de alimentação e as tensões na base, no colector e no emissor
do transı́stor (se a escala não for automática, ajuste a escala do multı́metro de acordo com o valor a medir, para que
as medidas tenham a maior precisão possı́vel).
d) Com base nas medidas anteriores, complete a determinação experimental do PFR, calculando as correntes IR1 , IR2 ,
IC , IE e IB . Estime experimentalmente os valores de VBEon e de β.
e) Compare os resultados experimentais com os cálculos teóricos e com os resultados da simulação.
4.2
Seguidor de Tensão
a) Introduza o condensador CB no circuito. Ajuste o gerador de sinais, vg (t), para um sinal sinusoidal de 10 kHz
e amplitude 100 mV . Observe e registe os sinais vg (canal 1 — em modo DC) e ve (canal 2 — em modo AC).
Ajuste a referência 0 V dos dois canais no centro do écran e escolha escalas que maximizem a gama dinâmica e
que permitam ver um perı́odo completo do sinal.
b) Meça os valores das amplitudes de vg e ve e calcule o ganho de tensão do circuito seguidor, Ave .
c) Compare os resultados obtidos com a previsão teórica e os resultados da simulação.
4.3
Amplificador de Tensão
a) Considere agora a saı́da no colector. Observe e registe os sinais de entrada, vg , (canal 1 — em modo DC) e vc
(canal 2 — em modo AC).
b) Meça os valores das amplitudes de vg e vc e calcule o ganho de tensão do amplificador, Avc1 .
c) Introduza o condensador CE em paralelo com RE2 , repita os registos dos sinais e o cálculo do novo ganho, Avc2 .
d) Diminua a frequência do sinal de entrada para 1 kHz, visualize no canal 1 (em modo DC) o sinal da base e no
canal 2 (em modo DC) o sinal do colector. Aumente a amplitude do sinal de entrada e obtenha a caracterı́stica
de transferência vC (vB ). Para isso, coloque o osciloscópio em modo XY e faça o registo da caracterı́stica (ajuste
o 0 no canto inferior esquerdo do écran — colocar ambos os canais em GND e usar os botões de deslocamento
horizontal e de deslocamento vertical do canal 2; depois voltar a colocar os dois canais em modo DC). Escolha dois
pontos (A2 e B2 ) da caracterı́stica de transferência e calcule o ganho de tensão do amplificador com base no declive
do segmento de recta A2 B2 .
e) Retire o condensador CE e repita a alı́nea anterior.
f) Compare os resultados obtidos nas alı́neas anteriores com a previsão teórica e com os resultados da simulação.
5
Sugestões Complementares
São de seguida colocadas algumas questões e dadas algumas sugestões que permitem, aos alunos/grupos que assim o
entenderem, complementar a sua aprendizagem sobre aspectos teóricos e experimentais deste trabalho de laboratório.
a) Repita a secção 2.2 considerando RE = RE1 .
b) Faça a simulação do circuito da figura 3 escolhendo a opção de simulação DC sweep para variar VB . Considere
duas hipóteses para RE : i) RE = RE1 + RE2 ; e ii) RE = RE1 . Com base nos gráficos das caracterı́sticas de
transferência, estime os ganhos Ave , Avc1 e Avc2 .
Circuitos Amplificadores com TJB
7
c) Admita o circuito a funcionar com duas fontes de alimentação, VCC = 15 V e −VEE = −15 V . Considere CE ,
RE2 e R2 ligados a −VEE . Determine o PFR do circuito e identifique as diferentes regiões de funcionamento
do circuito. Se for necessário redimensione os valores das resistências. Use o simulador para determinar a nova
caracterı́stica de transferência.
d) Como se alteram os parâmetros do amplificador e o funcionamento do circuito se RS (que representa a resistência
de entrada do circuito amplificador seguinte), tiver os valores: i) RS = 10 kΩ; e ii) RS = 100 kΩ? Conclua sobre
a necessidade de um amplificador de tensão ter uma resistência de entrada elevada.
6
ANEXO I — Folhas de Caracterı́sticas
Para realizar o trabalho é preciso consultar as folhas de caracterı́sticas do transı́stor que estão disponı́veis no ficheiro PDF
anexo a este guia de trabalho.
7
ANEXO II - Impressão dos resultados do simulador
Para imprimir os resultados da simulação dos circuitos, deve fazer-se o seguinte:
a) seleccionar a janela com o gráfico a imprimir;
b) escolher o menu F ile → P rint setup → orientation → landscape;
c) visualizar o gráfico com f ile → print preview (apanha toda a folha A4);
d) imprimir o gráfico.
Para imprimir a preto-e-branco, pode seleccionar-se a opção print monochrome e depois do gráfico impresso, utilizar
canetas de cores para marcar a cores as diferentes curvas dos sinais e identificar as legendas.
Para a impressão do esquema eléctrico, proceder de forma semelhante.
Circuitos Amplificadores com TJB
TCFE 2010/2011
Número:
Número:
Número:
2
2.1
8
Turno:
Nome:
Nome:
Nome:
Grupo:
Data:
/
Circuito Amplificador
Análise Estática do Circuito Amplificador
a)
Equação simbólica
Valor numérico
IR1 ≈ IR2
VB
VE
IE ≈ IC
IB
VC
O cálculo aproximado é válido?
– sim
– não
b)
Equação simbólica
RT h
VT h
IB
IE
Valor numérico
/
Circuitos Amplificadores com TJB
9
Equação simbólica
Valor numérico
IC
VE
VB
IR1
IR2
VC
c)
d)
gm
2.2
rπ
ro
re
Caracterı́stica de Transferência
a)
corte
z. activa
saturação
VB ∈
ponto fronteira
corte – zona activa directa
VB =
VC =
ponto fronteira
zona activa directa – saturação
VB =
VE =
VC =
VE =
Circuitos Amplificadores com TJB
10
b)
VC (VB )
VE (VB )
zona activa
saturação
c)
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
0
1
2
3
4
5
6
7
d)
A1 = (
Avc1 =
;
vc
yA1 − yB1
≈
=
vg
xA1 − xB1
vGM (máximo) =
)
B1 = (
;
=
)
8
Circuitos Amplificadores com TJB
11
2.3 Seguidor de Emissor
a)
Equação
Valor
Equação
Valor
Rin
b)-d)
Roe
Ave
2.4
Amplificador de Tensão
a)
b)-c)
Roc
Avc2
d) VGM (máximo) =
Circuitos Amplificadores com TJB
12
3 Simulação do Circuito Amplificador
a)
– esquema eléctrico
– PFR
b)
– gráfico vg (t), vc1 (t), ve (t)
c)
– gráfico vB (t), vC1 (t), vE (t)
d)
– gráfico da caracterı́stica de transferência
e)
– gráfico vg (t), vc2 (t), ve (t)
f)
– gráfico vB (t), vC2 (t), vE (t)
g)
– gráfico da caracterı́stica de transferência
h)
– gráfico da resposta em frequência V c2 /V g e V e /V g
i)
– simulação com alteração no circuito
Avc1 =
Avc2 =
j)
4
Realização Experimental
4.1
Funcionamento Estático (PFR)
b)
R1
R2
RC
RE1
+VCC
VB
VC
VE
IR1
IR2
IC
IE
VBEon
β
RE2
c)
d)
IB
Circuitos Amplificadores com TJB
13
e)
4.2
Seguidor de Tensão
a)-b)
vg (t) = VGM cos (ωt)
CH1: _____V/div
CH2: _____V/div
ve (t) = VEM cos (ωt)
VGM =
VEM =
Ave =
VEM
=
VGM
_____s/div
c)
4.3
Amplificador de Tensão
a)-b)
vg (t) = VGM cos (ωt)
CH1: _____V/div
CH2: _____V/div
vc1 (t) = VCM 1 cos (ωt + π)
VGM =
VCM 1 =
Avc1 = −
_____s/div
VCM 1
=
VGM
Circuitos Amplificadores com TJB
14
c)
CH1: _____V/div
CH2: _____V/div
vg (t) = VGM cos (ωt)
vc2 (t) = VCM 2 cos (ωt + π)
VGM =
VCM 2 =
_____s/div
Avc2 = −
VCM 2
=
VGM
d)
CH1: _____V/div
CH2: _____V/div
VGM =
A2 = (
;
)
B2 = (
;
)
=
Avc2 =
_____s/div
e)
CH1: _____V/div
CH2: _____V/div
VGM =
A1 = (
;
)
B1 = (
;
)
Avc1 =
_____s/div
f)
=