Amplificador Emissor Comum: Design, Medição e Técnicas de Realimentação

Peças e Materiais

• Um transistor NPN (modelo 2N2222 ou 2N3403 recomendado; pacote de 15 unidades listado no catálogo Radio Shack #276-1617)
• Duas baterias de 6 V
• Um potenciômetro de 10 kΩ, volta única, taper linear (Radio Shack catálogo #271-1715)
• Um resistor de 1 MΩ
• Um resistor de 100 kΩ
• Um resistor de 10 kΩ
• Um resistor de 1,5 kΩ

Referências Cruzadas

Lessons In Electric Circuits, Volume 3, Capítulo 4: Transistores de Junção Bipolar

Objetivos de Aprendizado

• Projetar um circuito amplificador emissor comum simples
• Medir ganho de tensão do amplificador
• Distinguir entre amplificadores inversores e não-inversores
• Aplicar realimentação negativa para melhorar estabilidade

Diagrama Esquemático

 

Ilustração

 

Instruções

Construa o circuito e meça a tensão de saída (coletor-terra) e tensão de entrada (cursor do potenciômetro-terra) em uma faixa de configurações do potenciômetro. Primeiro varra o potenciômetro da posição mais baixa à mais alta para identificar a amplitude total de tensão de saída. Então escolha várias tensões-alvo intermediárias (ex.: 1 V, 3 V, 5 V, 7 V, 9 V, 11 V) e registre as tensões de entrada correspondentes.

Com pelo menos dois pares de dados, calcule o ganho de tensão como razão da mudança de saída para mudança de entrada. Por exemplo, se 1,5 V de entrada produz 7,0 V de saída e 1,66 V de entrada produz 1,0 V de saída, o ganho é (7,0–1,0)/(1,66–1,5) = 6/0,16 ≈ 37,5.

Duas observações-chave emergem: inversão — aumento da tensão de entrada produz diminuição da tensão de saída, confirmando que o amplificador é inversor; e um ganho de tensão grande, muito superior ao ganho unitário do seguidor de tensão.

Amplificadores emissor comum são valorizados por seu alto ganho, mas também são sensíveis à temperatura. Teste isso aquecendo o transistor (mão ou secador de cabelo) e notando qualquer desvio na tensão de saída em entrada fixa. Resfrie o transistor com cubo de gelo e observe a mudança. Variações de temperatura alteram a junção base-emissor, modificando corrente de base para uma dada entrada e afetando assim corrente de coletor e tensão de saída.

Realimentação negativa pode mitigar deriva térmica. O método mais simples adiciona resistor entre emissor e terra, criando divisor de tensão que reduz sensibilidade de entrada. Veja diagrama abaixo para referência.

 

 

 

Repita as medições de tensão com resistor de emissor de 1,5 kΩ instalado. Recalcule o ganho reduzido e teste estabilidade térmica novamente. Compare a magnitude da variação de saída com e sem o resistor.

Uma técnica alternativa de realimentação acopla a saída de volta à entrada via resistor de alto valor (ex.: 1 MΩ entre coletor e base). Isso também reduz ganho enquanto melhora estabilidade, embora os dois esquemas produzam faixas de saída diferentes. Observe como os limites de tensão de varredura completa diferem entre os dois circuitos.

 

 

 

Simulação Computacional

Esquemático com números de nós SPICE:

 

 

Netlist (crie arquivo de texto contendo o seguinte exatamente):

 Amplificador emissor comum vsupply 1 0 dc 12 vin 3 0 rc 1 2 10k rb 3 4 100k q1 2 4 0 mod1 .model mod1 npn bf=200 .dc vin 0 2 0.05 .plot dc v(2,0) v(3,0) .end 

Esta simulação SPICE aplica varredura DC de 0 a 2 V em vin e registra tensão coletor-terra. O gráfico de saída mostra transição em degrau quando o transistor entra na região ativa.

 

Planilha Relacionada

• Planilha de Amplificadores BJT Classe A