Laboratorio M1K Analog Devices: Amplificador a Transistor Emissor Comum

Laboratório: Amplificador a Transistor Emissor Comum

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

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 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

• Modulo Analog Devices M1K e software Pixelpulse
• Componentes Eletrônicos:
  • Resistores: 10 KΩ, 47 KΩ, 100 KΩ, 470 KΩ, 1 k KΩ, 1,5 K KΩ e 6,8 K KΩ
  • Capacitores: 47 uF e 22o uF
  • Transistor NPN 2N3904

Procedimentos Práticos

1. Usando a matriz de contatos e fios, monte o circuito amplificador emissor comum, usando o transistor 2N3904, como ilustrado na figura:
2. Configure o módulo Analog Devices M1K para Gerar Voltagem/Medir Corrente no canal A e Medir Voltagem no canal B.
3. Configure o canal A para gerar um sinal senoidal variando entre 2,3 V e 2,7 V e frequência de 100 Hz.
4. Observe no canal B a a forma de onda senoidal da voltagem sobre a carga de 1 KΩ oscilando +/- 1 V em torno da tensão base de 2,5 V e com defasagem de 180 graus em relação ao sinal de entrada. A onda senoidal está em torno de 2,5 V devido a referência da carga ter sido colocada nesta tensão.
5. 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.
6. Analise o projeto do circuito e verifique os valores calculados em função dos valores práticos medidos.

Gráficos das entradas e saídas do amplificador

Cálculos teóricos

• 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

Fundamentos sobre Transistores

• Transistores

Referências

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Evandro.cantu (discussão) 17h04min de 8 de julho de 2020 (-03)

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