Amplificadores de Pequeno Sinal
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Amplificadores de pequeno sinal
Eng. electrnica
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Introduo
No presente relatrio, foi analisada a operao de um amplificador para pequenos sinais
com BJT e AOP. Tendo como maior objectivo o maior aproveitamento deste, entender
o seu funcionamento e ser capaz de ajustar segundo as nossas necessidades, ou desejos.
As partes experimentais apresentam os circuitos e mostram como deve ser o projectado:
demonstra como calcular os resistores de alimentao de base e os capacitores, tambm
a determinar a regio de trabalho de modo a tirar pleno aproveitamento.
A primeira parte (BJT) aborda tambm questes sobre resposta em frequncia do
amplificador com BJT, tratando da variao do ganho em funo da frequncia e da
determinao das frequncias de corte (superior e inferior).
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Objectivos
Projectar AMPLIFICADORES DE PEQUENO SINAL.
Projectar amplificadores usando BJT, FET e AOP.
Ser capaz de controlar o Ganho a frequncia Ri, R0 (parmetros do amplificador).
Entender o funcionamento dos amplificadores.
Projectar AOP com uma s fonte.
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Resumo
Circuito amplificador e um circuito que ao receber um sinal de uma fonte da entrada
fornece na sada o mesmo sinal amplificado. O sinal da entrada geralmente e pequeno
(alguns mili-volts).
Amplificadores operacionais so amplificadores diferenciais DC de alto desempenho:
alto ganho, alta impedncia de entrada, baixa impedncia de sada e grande resposta em
frequncia.
Os capacitores que existem incorporados no circuito (de acoplo e bypass) so
componentes electrnicos que na presena de corrente continua funcionam como
circuito aberto e na presena de corrente alternada como curto-circuito. Por isso de so
alta importncia porque impedem a corrente continua que vem do circuito auto-
polarizado e permitem-nos estabelecer mais facilmente a nossa regio de trabalho.
Resistor ou resistncia e um componente que oferece resistncia a passagem de corrente
elctrica e muito importante neste circuito para se estabelecer a regio de trabalho e
ajustar o ganho assim como as frequncias.1
Polarizao de um transstor: A polarizao do transstor e necessria para assegurar a
polarizao directa da juno base emissor, e a polarizao inversa da juno base
colector. Um dos grandes problemas associados ao transstor e a sua polarizao.
Um amplificador correctamente polarizado e preparado para funcionar a metade da
gama de tenses compreendidas entre o corte e a saturao, quando no lhe e aplicada
tenso de entrada.
Os efeitos exteriores, como a temperatura e a luz podem afectar a polarizao docircuito, devendo haver uma compensao a estas alteraes. Como um amplificador
usando transstor pode funcionar na regio activa, a polarizao deve nos assegurar que
o transstor esteja sempre a funcionar nessa regio.
Existem alguns tipos de polarizao do transstor mais a melhor o circuito auto
polarizado (ou divisor de tenso). Porque ele nos da um alto grau de estabilidade, e
1O relatrio falara mais sobre isso adiante
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resolve algumas das desvantagens dos outros mtodos de polarizao. A figura mostra
os mtodos de polarizao e destaca a polarizao por divisor de tenso (circuito auto
polarizado).
Circuito autopolarizado:
A polarizao fixa e fornecida pela malha R1 R2.
A circulao da corrente atravs da malha, da terra parra o VCC, polariza a base
relativamente ao emissor. R3 e ligada em serie com o emissor, para proporcionar auto
polarizao. Se a corrente do emissor aumentar, a queda de tenso atravs de R3
aumenta, diminudo a tenso do colector. Para projectar a que ter em conta o seguinte:
VCC= 15 *
VCE=0.5VCC
VRE=0.15VCC
RB1=0.1RE
*2foi a tenso escolhida para este circuito. Porem pode variar de acordo com a vontade de cada um.
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Amplificador de pequeno sinal com
BJT
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Procedimentos experimentais
Amplificador de pequeno sinal com BJT ou FET:
Tarefa
1. Projete um amplificador de pequeno sinalcom o BJTou com o FET, com
as seguintes caractersticas: /Av/50, fL100Hz e fH20KHz. Justifique
seus critrios.Elabore um relatrio do trabalho realizado..
Escolheu-se a arquitectura desejada. Fig 1 Ajustou-se os parmetros tendo em conta os graus de liberdade. (/Av/50,
fL100Hz e fH20KHz).
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Material necessrio:
Qt. Designao Descrio
1 Placa Placa para soldar os componentes1 Vcc Fonte de tenso 15v
1 Vs Fonte de tenso alternada 5mVrms/60hz
5 R Resistncia varios
1 Transstor Transstor 2N3904
4 C Capacitores varios
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Critrios a ter em conta ao seleccionar o material:
As combinaes de resistncias e que vo determinar em que regio de trabalho
o transstor vai operar e consequentemente o ganho.
Deve-se seleccionar e combinar as resistncias de modo que obtenhamos o
ganho desejado.
Parmetros tericos:
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Calculo do ganho e das frequncias de corte:
o re - Resistncia da unio Pn.
o RLresistncia resultante do paralelo entre a R5 e Rc.
Como:
ento e
o R5
Calculo dos capacitores:
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Amplificador de pequeno sinal
construdo com um amplificador
operacional
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Amplificador de pequeno sinal construdo com amplificador
operacional:
Tarefa
1. Projete um amplificador de pequeno sinal com as seguintes
caractersticas: /Av/ 50, Ri>5K. Solo pode utilizar uma fonte de
alimentao. Justifique seus critrios. Proponha um mtodo para
projetar amplificadores desse tipo.Elabore um relatrio do trabalho
realizado
Escolheu-se a arquitectura desejada. Fig 1
Ajustou-se os parmetros tendo em conta os graus de liberdade. ( /Av/50, Ri>
5K). Tendo em conta que somente se pode usar uma fonte.
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Material necessrio:
Qt. Designao Descrio
1 Placa Placa para soldar os componentes
1 Vcc Fonte de tenso 15v
1 Vs Fonte de tenso alternada 5mVpk/1khz
4 R Resistncia Varios
1 AOP Amplificador operacional 741
Como o amplificador e inversor o seu ganho sera:
Ganho obtido atraveis de simulacao:
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Critrios a ter em conta ao seleccionar o material:
Se no tivermos a nossa disposio o amplificador operacional 741 pode usar
equivalentes. Como:
Os ampoperacionais acima listados podem servir como alternativa ao 741. E todos tem
umslewrate superior aoslewrate do aop741
Foi indicada que a Ri deveria ser superior a 5k, porem usou-se uma muito acima
para evitar que houvesse desfasagem.
Deve-se seleccionar e combinar as resistncias de modo que obtenhamos o
ganho desejado. (R4 e R3)
Tarefa
2. Projete um amplificador que multiplique por 50 a soma de trs sinais de
amplitude mxima 100mV e freqncia compreendida entre 0 e 10KHz.
Proponha um mtodo para projetar amplificadores desse tipo. Registre
em um relatrio os resultados e os critrios que utilizou.
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Escolheu-se a arquitectura. Fig 3
Escolheram-se os componentes e ajustou-se os parmetros.
Para projectar circuitos desse tipo temos que ter em conta que os sinais que
queremos somar devem ter o mesmo sinal, ou seja, devem todos entrar pela
mesma entrada. (neste caso foi usada a entrada inversora) .
O ganho deve ser 50. Para que multiplique por 50 a soma de sinais:
( )
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Concluso
Pode-se concluir que nos amplificadores de pequenos sinais usando BJT as frequncias
de corte (superior e inferior), FL e FH podem ser facilmente ajustados: porque o FH ealtamente influenciado pelo plo dominante capacitor conectado em paralelo com a
unio base - colector. E FL maioritariamente ligado ao capacitor de bypasscapacitor
ligado a resistncia do emissor do circuito, e que tambm serve para podermos controlar
mais o ganho. Porem se quisermos ainda mais controle sobre o ganho podemos dividir
em 2 a nossa resistncia no emissor assim o ganho no dependera muito da corrente que
passa pelo emissor. Se queremos um alto desempenho podemos usar um amplificador
de pequenos sinais com amplificadores operacionais. Pois eles tm maior ganho, alta
impedncia de entrada e menos impedncia de sada e tem tambm uma alta resposta
em frequncia.
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O G d l b t i P
Bibliografia
1. TOMO 2. Dispositivos bsicos e analgicos, McGraw-Hill, seriem
electricidade/electrnica. 2000.(pagina 163).
2. MILLMAN, microelectronica. TERCERA PARTE circuitos y sistemas
amplificadores. (pagina 379 para. 1-).
3. SIMONE FACE, PROFOC, Projectos de formao e consultoria Lda.,
Polarizao do transstor acesso em 20/09/2014.
4. PETER J. VIS, vis Labs
acesso
em 25/09/2014.
http://elearning.iefp.pt/http://elearning.iefp.pt/http://www.petervis.com/741_pin_compatible_equivalent_OP_Ampshttp://www.petervis.com/741_pin_compatible_equivalent_OP_Ampshttp://elearning.iefp.pt/