Análise de Impedância de Entrada e Saída de Amplificadores

A impedância de entrada em amplificadores transistorizados varia marcadamente com a topologia do circuito e polarização. Embora a impedância verdadeira seja complexa e dependente de frequência, aproximações práticas dão orientação clara para as três configurações básicas.

Para o coletor comum (seguidor de emissor), a resistência de entrada é simplesmente a resistência de emissor multiplicada pelo ganho de corrente:

Rin = \beta RE

Em um estágio emissor comum a situação é ligeiramente mais envolvida porque a resistência interna do emissor, r_ee, deve ser considerada:

A resistência interna do emissor é dada por:

ree = \dfrac{KT}{IE}\quad \text{onde}\quad K = 1,38\times10^{-23}\,\text{W·s/K},\;T \approx 300\,\text{K}

Para transistores de silício, a constante simplifica para aproximadamente 26 mV por milliampere de corrente de emissor:

ree \approx \dfrac{26\,\text{mV}}{IE\,(\text{A})}

Assim, a resistência de entrada de um estágio emissor comum é:

Rin = \beta\,ree

Exemplo: Com \beta = 100 e bias de emissor de 1 mA,

ree = \dfrac{26\,\text{mV}}{1\,\text{mA}} = 0,26\,\Omega
Rin = 100 \times 0,26\,\Omega = 26\,\Omega

Para uma estimativa mais precisa em um estágio coletor comum que inclui um resistor de emissor externo R_E, a resistência de entrada torna-se:

Rin = \beta\,(RE + ree)

Esta mesma expressão também se aplica a uma configuração emissor comum que incorpora um resistor de emissor.

A configuração base comum tem impedância de entrada marcadamente menor, essencialmente igual à resistência interna do emissor:

Rin = ree

Alta impedância de entrada torna o coletor comum ideal para acionar fontes de alta impedância como microfones de cristal ou cerâmica. A baixa impedância de entrada do base comum é útil em aplicações RF onde uma alimentação coaxial de 50 Ω deve ser casada. O estágio emissor comum oferece impedância de entrada moderada, tornando-o adequado para fontes de faixa média como microfones dinâmicos.

Impedâncias de saída para as três configurações básicas são resumidas na figura abaixo. A impedância de saída moderada do estágio emissor comum explica sua popularidade para tarefas de amplificação geral. A impedância de saída muito baixa do estágio coletor comum é explorada para casamento de impedância, por exemplo, em conexões sem transformador a um alto-falante de 4 Ω. Expressões de forma fechada para resistência de saída existem mas são mais complexas; veja derivações de R. Victor Jones (referência [RVJ]).

Características de amplificadores adaptadas do Manual de Transistores GE, Figura 1.21.

Revisão

• Consulte a figura acima para comparação visual de impedâncias de entrada e saída.

Planilhas Relacionadas

• Amplificadores BJT Classe A