Laboratorio: Amplificador a Transistor Emissor Comum: mudanças entre as edições

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Vcc =  5 V
Rb1 = 6,8 kΩ
Rb2 = 1,7 kΩ
Rc  = 470 Ω
Re  = 57 Ω
Rl  = 1 kΩ
Cin = Cout = 47 µF (Capacitores eletrolíticos -> polaridade + voltada ao transistor)
Não utilizar Cd


#Configure como '''entrada do amplificador''' (v<sub>in</sub>) um '''gerador de funções''', configurado para gerar uma '''onda senoidal''' com '''amplitude''' de 500 mV e voltagem base de -250 mV (senoide variando de -250 mV a 250 mV) e '''frequência''' de 100Hz.
#Configure como '''entrada do amplificador''' (v<sub>in</sub>) um '''gerador de funções''', configurado para gerar uma '''onda senoidal''' com '''amplitude''' de 500 mV e voltagem base de -250 mV (senoide variando de -250 mV a 250 mV) e '''frequência''' de 100Hz.
#Utilize o canal 1 osciloscópio para observar a '''forma de onda''' gerada pelo '''gerador de funções''' (v<sub>in</sub>) e o canal 2 para observar a forma de onda sobre a '''saída do amplificador''' (v<sub>out</sub>).
#Utilize o canal 1 osciloscópio para observar a '''forma de onda''' gerada pelo '''gerador de funções''' (v<sub>in</sub>) e o canal 2 para observar a forma de onda sobre a '''saída do amplificador''' (v<sub>out</sub>).
#:Observe que a senoide de saída varia de -1,25 V a 1,25 V, ganho 5, e com defasagem de 180 graus em relação ao sinal de entrada.  
#:Observe que a senoide de saída varia de -1,25 V a 1,25 V, ganho 5, e com defasagem de 180 graus em relação ao sinal de entrada.  
#Remova o '''sinal de entrada''' e meça as tensões DC na '''base''', '''emissor''' e '''coletor''' do transistor. Estas foram as tensões de projeto do amplificador.
#Varie o valor do '''resistor Rc''' para valores ligeiramente acima e abaixo do valor e verifique como se comporta o '''ganho do amplificador'''.
#'''Analise''' o projeto do circuito e verifique os valores calculados em função dos valores práticos medidos.
#:Observe que a partir de um certo valor do ganho, o amplificador não consegue amplificar, pois ultrapassa a excursão máxima do sinal, que é dada pela alimentação de 5 V.
#Remova o '''sinal de entrada''' e meça as tensões DC na '''base''', '''emissor''' e '''coletor''' do transistor.  
#'''Analise''' o projeto do circuito e verifique os valores calculados em função dos valores práticos medidos. Os valores de projeto do amplificador estão dados abaixo.


===Gráficos das entradas e saídas do amplificador===
===Gráficos das entradas e saídas do amplificador===


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==Cálculos teóricos==
==Cálculos teóricos==
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*Cálculo de Ib a partir da corrente Ie e do ganho:
*Cálculo de Ib a partir da corrente Ie e do ganho:
  Ie = (1 V - 0,7 V) / 57 &Omega; = 5,3 mA
  Ie = (1 V - 0,7 V) / 57 &Omega; = 5,3 mA
  &Beta; = 200
  &beta; = 200
  Ib = Ie / &Beta; = 26,5 uA
  Ib = Ie / &beta; = 26,5 uA


:Esta corrente Ib, todavia, provoca uma queda na tensão Vb, uma vez que flui pelo paralelo dos resistores Rb1 e Rb2 da base. Portanto, pode-se ajustar este valor, calculando esta queda de tensão:
:Esta corrente Ib, todavia, provoca uma queda na tensão Vb, uma vez que flui pelo paralelo dos resistores Rb1 e Rb2 da base. Portanto, pode-se ajustar este valor, calculando esta queda de tensão:
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  Ie = (0,96 - 0,7) / 57 &Omega; = 4.6 mA
  Ie = (0,96 - 0,7) / 57 &Omega; = 4.6 mA


*Cálculo de Ic usando Ic &asymp; &Beta; Ib &asymp; Ie:
*Cálculo de Ic usando Ic &asymp; &beta; Ib &asymp; Ie:
  Ic = 4,6 mA
  Ic = 4,6 mA


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==Observações e Conclusões==
==Observações e Conclusões==
 
*A '''excursão do sinal amplificado''' é limitada pela tensão de alimentação da polarização do transistor.
*Os '''capacitores de acoplamento''' permitem isolar a alimentação CC do circuito de polarização do sinal CA que será amplificado.


==Referências==
==Referências==

Edição atual tal como às 15h07min de 27 de setembro de 2021

Laboratório: Amplificador a Transistor Emissor Comum

Este laboratório foi baseado no material disponibilizado pela Analog Devices, fabricante do módulo educacional M1K Analog Devices: [1]

Objetivos

Montar, testar e analisar o circuito de amplificador a transistor emissor comum. O amplificador foi projetado com ganho 5 e é capaz de alimentar uma carga de 1 KΩ com um sinal senoidal de 2,5 Vpp e acoplamento AC.

O experimento permitirá observar o sinal senoidal de entrada (vin) e o sinal senoidal de saída (vout) acrescido do ganho de amplificação.

Equipamento e Materiais

Equipamentos
  • Bancada de Eletrônica com fonte de tensão, gerador de funções, multímetro e osciloscópio.

ou

  • Simulador de circuitos eletrônicos: SimulIDE.
  • Componentes Eletrônicos:
    • Resistores: 10 Ω, 47 Ω, 100 Ω, 470 Ω, 1 k KΩ, 1,5 KΩ e 6,8 KΩ (Valores comerciais)
    • Capacitores: 47 uF e 220 uF
    • Transistor NPN 2N3904

Procedimentos Práticos

  1. Monte no SimulIDE um circuito Amplificador EC, polarizado com uma fonte de tensão constante de 5 V.

Vcc =  5 V
Rb1 = 6,8 kΩ
Rb2 = 1,7 kΩ
Rc  = 470 Ω
Re  = 57 Ω
Rl  = 1 kΩ
Cin = Cout = 47 µF (Capacitores eletrolíticos -> polaridade + voltada ao transistor)
Não utilizar Cd
  1. Configure como entrada do amplificador (vin) um gerador de funções, configurado para gerar uma onda senoidal com amplitude de 500 mV e voltagem base de -250 mV (senoide variando de -250 mV a 250 mV) e frequência de 100Hz.
  2. Utilize o canal 1 osciloscópio para observar a forma de onda gerada pelo gerador de funções (vin) e o canal 2 para observar a forma de onda sobre a saída do amplificador (vout).
    Observe que a senoide de saída varia de -1,25 V a 1,25 V, ganho 5, e com defasagem de 180 graus em relação ao sinal de entrada.
  3. Varie o valor do resistor Rc para valores ligeiramente acima e abaixo do valor e verifique como se comporta o ganho do amplificador.
    Observe que a partir de um certo valor do ganho, o amplificador não consegue amplificar, pois ultrapassa a excursão máxima do sinal, que é dada pela alimentação de 5 V.
  4. Remova o sinal de entrada e meça as tensões DC na base, emissor e coletor do transistor.
  5. Analise o projeto do circuito e verifique os valores calculados em função dos valores práticos medidos. Os valores de projeto do amplificador estão dados abaixo.

Gráficos das entradas e saídas do amplificador

Cálculos teóricos

Fundamentos sobre Transistores
Transistores

Cálculos utilizados no projeto do laboratório:

  • Cálculo de Vb usando divisor de tensão:
Vb = Rb2 / (Rb1 + Rb2) Vcc = 1,7 kΩ / (6,8 kΩ + 1,7  kΩ) . 5 V = 0,2 (5 V) = 1,0 V
  • Cálculo de Ib a partir da corrente Ie e do ganho:
Ie = (1 V - 0,7 V) / 57 Ω = 5,3 mA
β = 200
Ib = Ie / β = 26,5 uA
Esta corrente Ib, todavia, provoca uma queda na tensão Vb, uma vez que flui pelo paralelo dos resistores Rb1 e Rb2 da base. Portanto, pode-se ajustar este valor, calculando esta queda de tensão:
Ib (Rb1 // Rb2) = (26.5 uA)(6.8 KΩ||1.7 KΩ) ≈ 36 mV
Assim, podemos recalcular Vb e Ie:
Vb = 1,0 V - 0,036 V = 0,96 V
Ie = (0,96 - 0,7) / 57 Ω = 4.6 mA
  • Cálculo de Ic usando Ic ≈ β Ib ≈ Ie:
Ic = 4,6 mA
  • Cálculo de Vce a partir da análise das tensões na malha sobre Rc e Re:
Vcc = Rc Ic + Vce + Re Ic
Vce = Vcc - Rc Ic - Re Ic
Vce = 5 V - (470 Ω 4,6 mA) - (57 Ω 4,6 mA)  = 5 V - 2,16 V - 0,26 V =  2,58 V
Vc = 2,84 V
Ve = 0,26 V

Observações e Conclusões

  • A excursão do sinal amplificado é limitada pela tensão de alimentação da polarização do transistor.
  • Os capacitores de acoplamento permitem isolar a alimentação CC do circuito de polarização do sinal CA que será amplificado.

Referências


Evandro.cantu (discussão) 10h10min de 27 de setembro de 2021 (-03)