Sumário 1. RESUMO .............................................................................................................................. 2

2. INTRODUÇÃO TEÓRICA ................................................................................................... 2

3. OBJETIVOS ........................................................................................................................... 3

4. MATERIAS E MÉTODOS UTILIZADOS ............................................................................ 3

4.1. Materiais Utilizados ......................................................................................................... 3

4.2. Métodos Utilizados .......................................................................................................... 4

5. RESULTADOS E DISCURSSÕES ........................................................................................ 6

5.1. Análise do circuito CC:.................................................................................................... 6

5.2. Análise do circuito CA: ................................................................................................. 10

5.3. Perguntas: ...................................................................................................................... 13

5.3.1. Qual a componente contínua presente no coletor? ..................................................... 13

5.3.2. Os sinais de Vs e Vo estão em fase? Explique. ........................................................... 13

6. CONCLUSÃO ...................................................................................................................... 13

7. BIBLIOGRAFIA .................................................................................................................. 13

7.1. Livros: ............................................................................................................................ 13

7.2. Sites: .............................................................................................................................. 13

1. RESUMO

O relatório apresenta um estudo sobre o experimento realizado de um TBJ trabalhando na

amplificação de pequenos sinais. O experimento foi realizado na Unifei – Campus Itabira na

aula prática de Eletrônica Analógica I.

O objetivo deste relatório consiste em descrever o funcionamento do TBJ em operação em

um circuito divisor de tensão, através de cálculos teóricos e valores obtidos experimentalmente.

Na introdução, podemos entender como os valores teóricos são obtidos através das fórmulas.

Dividido em duas partes, o procedimento experimental teve finalidade de encontrar os

valores correspondentes para correntes e tensões (descritas nos Métodos Utilizados) para os

casos do circuito sem a fonte senoidal de pequeno sinal e com a mesma.

O grupo esteve apto a responder as questões propostas pelo roteiro da aula prática.

Por fim, o relatório contém as discussões dos dados obtidos e calculados, assim como uma

conclusão do grupo em relação aos resultados do experimento realizado.

2. INTRODUÇÃO TEÓRICA

O Amplificador Emissor Comum é considerado um dos blocos mais utilizados em

projetos de circuitos integrados [1].

Para podermos analisá-lo é necessário dividir em duas partes: Análise CC e análise CA.

A seguir temos a representação de um TBJ com polarização por divisor de tensão:

Figura 1 – TBJ emissor-comum com polarização por divisor de tensão [2]

Análise CC:

Desconsiderando a tensão alternada e os capacitores, para o circuito com polarização por

divisor de tensão substitui os resistores R1 e R2 pelo resistor equivalente Thévenin, como

mostra a equação (1).

𝑅𝑇𝐻 =𝑅1.𝑅2

𝑅1+𝑅2 (1)

Logo, a tensão equivalente sob esse dois resistores será a tensão equivalente Thévenin,

como mostra a equação (2).

𝑉𝑇𝐻 =𝑉𝐶𝐶.𝑅2

𝑅1+𝑅1 (2)

As demais análises CC podem ser resolvidas pela Lei de Kirchhoff, como mostram as

equações de malha I (3) e malha II (4). E com o auxilio das equações (5) e (6).

𝑉𝑇𝐻 − 𝐼𝐵𝑅𝑇𝐻 − 𝑉𝐵𝐸 − 𝐼𝐸𝑅𝐸 = 0 (3)

𝑉𝐶𝐶 − 𝐼𝐶𝑅𝐶 − 𝑉𝐶𝐸 − 𝐼𝐸𝑅𝐸 = 0 (4)

IE = IB + Ic (5)

β = 𝐼𝐶

𝐼𝐵 (6)

Análise CA, equações (7), (8) e (9):

𝑔𝑚 =𝐼𝐶

𝑉𝑇 (7)

𝑟𝜋 =𝛽

𝑔𝑚 (8)

𝑟𝑒 =𝑉𝑇

𝐼𝐸 (9)

3. OBJETIVOS

Verificar a capacidade de amplificação de um transistor bipolar polarizado por divisor

de tensão;

Medição do ganho de corrente e cálculos.

4. MATERIAS E MÉTODOS UTILIZADOS

4.1. Materiais Utilizados

Para a realização desta prática foram utilizados os seguintes materiais:

01 resistor de 3.9 kΩ;

01 resistor de 1.8 kΩ;

01 resistor de 10 kΩ;

01 resistor de 1 kΩ;

01 capacitor eletrolítico 470 µF;

02 capacitores eletrolíticos 1 µF;

01 transistor BC 547;

Fonte C.C.;

Gerador de funções;

Ponta de prova;

Multímetro;

Software Multisim.

4.2. Métodos Utilizados

Montado o Circuito I(apresentado na Figura 2), no protoboard, foram realizadas várias

análises CC.

Figura 2 – Parte CC do amplificador Emissor Comum

a) Com o valor β do transistor medido, os valores teóricos de IB, IC, IE, VB, VC e VCE são

obtidos e anotados na Tabela 01:

β IB (μA) IC (mA) IE (mA) VB (V) VC (V) VCE (V)

335 3,35 1,17 1,17 1,87 7,437 6,267

Tabela 1 – Valores Teóricos

OBS.: Os cálculos para preenchimento da tabela estão na parte 5. RESULTADOS E

DISCURSÕES.

b) Após a montagem do Circuito 01, os mesmos valores obtidos teoricamente

anteriormente são medidos (sem utilizar a fonte de tensão senoidal) e anotados na Tabela

02:

IB (μA) IC (mA) IE (mA) VB (V) VC (V) VCE (V)

3.6 1.21 1.20 1.8 7.42 6.25

Tabela 2 – Valores Experimentais

Para o último passo do experimento foi montado o Circuito II(apresentado na Figura 5) e

realizado análises, agora com a fonte de tensão senoidal.

Figura 3 –Amplificador Emissor Comum

c) O ultimo passo, com a fonte de tensão senoidal conectada ao Circuito II foi medido no

osciloscópio os valores de pico a pico das tensões Vs, Vi, Vc, Vo em acoplamento CC e

anotados na Tabela 03.

VS PP (V) VI PP (V) VC PP (V) VO PP (V)

164mV 120mV 6,24V 6,16V

Tabela 3 – Valores Experimentais.

5. RESULTADOS E DISCURSSÕES

5.1. Análise do circuito CC:

A figura 2 mostra a análise CC do circuito amplificador Emissor Comum com polarização

de divisor de tensão.

β medido:

β = 335 (10)

Rth e Vth:

Para calcular os parâmetros pelo Teorema de Thévenin deve-se remodelar o circuito apenas

com os componentes diretamente envolvido nos cálculos e nas alterações. Como mostra a

Figura 4, a seguir:

Figura 4 – Circuito para aplicar o Teorema de Thévenin

1. Rth

Para calcular a resistência de Thévenin remodela-se o circuito da Figura B curto circuitando

a fonte CC. Como mostra a Figura 5:

Figura 5 –Teorema de Thévenin_Fonte curto circuitada

Utilizando a Equação (1), temos:

𝑅𝑡ℎ = 𝑅1// 𝑅2

𝑅𝑇𝐻 =𝑅1.𝑅2

𝑅1+𝑅2 (1)

𝑅𝑡ℎ =10𝑘Ω × 1.8𝑘Ω

10𝑘Ω + 1.8𝑘Ω

𝑅𝑡ℎ = 1.53𝑘Ω 2. Vth

Para calcular a tensão de Thévenin remodela-se o circuito da Figura B calculando a tensão

de saída no R2. Como mostra a Figura 6:

Figura 6 –Teorema de Thévenin_Vth em R2

Pelo método do divisor de tensão, utilizando a Equação (2), temos que:

𝑉𝑇𝐻 =𝑉𝐶𝐶.𝑅2

𝑅1+𝑅1 (2)

𝑉𝑡ℎ =12𝑉 × 1.8𝑘Ω

10𝑘Ω + 1.8𝑘Ω

𝑉𝑡ℎ = 1.83𝑉

Circuito CC equivalente:

Após cálculo de Rth e Vth temos, na Figura 7, o circuito equivalente CC:

Figura 7 – Circuito CC equivalente

(I) Para o cálculo da 2ª malha utilizamos a Equação (3):

𝑉𝑇𝐻 − 𝐼𝐵𝑅𝑇𝐻 − 𝑉𝐵𝐸 − 𝐼𝐸𝑅𝐸 = 0 (3)

1,83𝑉 − 1,53𝑘Ω𝐼𝐵 − 0,7𝑉 − 1𝑘Ω𝐼𝐸 = 0

Utilizando a Equação (5) na Equação (3):

IE = IB + Ic (5)

1,13𝑉 − 1,53𝑘Ω𝐼𝐵 − 1𝑘Ω(IB + Ic) = 0

Utilizando a Equação (6) na Equação (3):

β = 𝐼𝐶

𝐼𝐵 (6)

1,13𝑉 − 1,53𝑘Ω𝐼𝐵 − 1𝑘Ω(IB + βIB) = 0

1,13𝑉 − 1,53𝑘Ω𝐼𝐵 − 1𝑘Ω(IB + 335IB) = 0

1,13𝑉 − 1,53𝑘Ω𝐼𝐵 − 1𝑘ΩIB − 335𝑘ΩIB = 0

1,13𝑉 − 337,53𝑘ΩIB = 0

IB = 3,35µ𝐴

(II) Com a Equação (6) podemos obter Ic:

β = 𝐼𝐶

𝐼𝐵 (6)

335 = Ic

3,35µ𝐴

IC = 1,17𝑚𝐴

(III) Com a Equação (5) podemos obter 𝐼𝐸:

IE = IB + Ic (5)

IE = 3,35µ𝐴 + 1,17𝑚𝐴

IE = 1,17𝑚𝐴

(IV) Para o cálculo da 1ª malha utilizamos a Equação (4):

𝑉𝐶𝐶 − 𝐼𝐶𝑅𝐶 − 𝑉𝐶𝐸 − 𝐼𝐸𝑅𝐸 = 0 (4)

12𝑉 − 1,17𝑚𝐴 3,9𝑘Ω − 𝑉𝐶𝐸 − 1,17𝑚𝐴 1𝑘Ω = 0

12𝑉 − 4,563𝑉 − 𝑉𝐶𝐸 − 1,17𝑉 = 0

𝑉𝐶𝐸 = 6,267𝑉

(V) Realizando uma análise para Vc, temos:

𝑉𝑐 − 𝑉𝐶𝐸 − 𝑉𝑅𝐸 = 0 (11)

𝑉𝑐 − 6,267𝑉 − 1,17𝑚𝐴 1𝑘Ω = 0

𝑉𝑐 − 6,267𝑉 − 1,17𝑉 = 0

𝑉𝐶 = 7,437𝑉

(VI) Realizando uma análise para 𝑉𝐵, temos:

𝑉𝐵 − 𝑉𝐵𝐸 − 𝑉𝑅𝐸 = 0 (12)

𝑉𝐵 − 0,7𝑉 − 1,17𝑚𝐴 1𝑘Ω = 0

𝑉𝐵 − 0,7𝑉 − 1,17𝑉 = 0

𝑉𝐵 = 1,87𝑉

5.2. Análise do circuito CA:

No experimento foi coletado as tensões médias de Vi, Vc, Vs, Vo. A seguir, a Figura 8

e 9 com os sinais e os valores médios:

Figura 8 – Sinal de Vi e Vc

Figura 9 – Sinal de Vs e Vo

Após análise CC foi possível calcular os parâmetros para que possamos remodelar o

circuito equivalente CA, Figura 10 a seguir, e verificar os cálculos e os valores dos parâmetros

do modelo pi-híbrido.

Figura 10 – Remodelagem CA I – modelo pi-híbrido

Sabemos que:

VT = 25𝑚𝑉 (13)

(I) Para calcularmos 𝑔𝑚 utilizamos a equação (7). Assim temos que: (utilizada no modelo pi-híbrido e no modelo T)

𝑔𝑚 =𝐼𝐶

𝑉𝑇 (7)

𝑔𝑚 =1,17𝑚𝐴

25𝑚𝑉

𝑔𝑚 = 0,0468𝐴

𝑉

(II) Para calcularmos 𝑟𝜋 utilizamos a equação (8). Assim temos que: (utilizada no modelo pi-híbrido)

𝑟𝜋 =𝛽

𝑔𝑚 (8)

𝑟𝜋 =335

0,0468𝐴

𝑉

𝑟𝜋 = 7,158𝑘Ω

(III) Para o cálculo da fonte de corrente temos:

𝑖𝑜 = 𝑔𝑚𝑣𝑏𝑒 (14)

Por análise de circuito, vemos:

𝑣𝑏𝑒 = 𝑣𝑖

Assim:

𝑖𝑜 = 0,0468𝑣𝑖

Podendo preencher os valores do circuito de acordo com a Figura 11:

Figura 11 – Remodelagem CA II – modelo pi-híbrido

Para calcular o Ai temos que:

𝐴𝑖 =𝑖𝑜

𝑖𝑖 (15)

Sendo:

𝑖𝑜 = 0,0468𝑣𝑖

e

𝑅1// 𝑅2 = 1.53𝑘Ω

1.53𝑘Ω//𝑟𝜋 1.53𝑘Ω//7,158𝑘Ω = 1,261kΩ

𝑖𝑖 = 0,793 𝑚𝑣𝑖

Temos:

𝐴𝑖 =0,0468𝑣𝑖

0,793 𝑚𝑣𝑖

𝐴𝑖 = 59

5.3. Perguntas:

5.3.1. Qual a componente contínua presente no coletor?

5.3.2. Os sinais de Vs e Vo estão em fase? Explique.

6. CONCLUSÃO

Todo o procedimento experimental foi realizado por completo. Após o termino desta

prática pode-se ter um conhecimento mais abrangente sobre TBJ funcionando como um

amplificador.

Na primeira parte do experimento foi realizado uma simulação com o TBJ em operação

em um circuito divisor de tensão foram coletados dados de correntes e tensões. Em seguida

foram calculados os valores destes mesmos parâmetros coletados. Após o termino desta parte

da prática obtemos valores aproximados tanto experimentais como teóricos.

Na segunda parte do experimento com o objetivo final de calcular o ganho da corrente do

TBJ funcionando como um amplificador pudemos analisar os sinais de cada parte do

circuito(Vi, Vc, Vs, Vo) e remodelar o circuito CA pelo modelo pi-híbrido. Após o término desta

segunda parte pode-se comprovar a veracidade dos cálculos para obtenção do ganho de

corrente.

Com tudo isto pode-se afirmar que os resultados obtidos foram satisfatórios e compatíveis.

7. BIBLIOGRAFIA

7.1. Livros:

DISPOSITIVOS ELETRÔNICOS E TEORIA DE CIRCUITOS, ed. 3 - ROBERT L.

7.2. Sites:

[1] http://pt.wikipedia.org/wiki/Emissor_comum#mediaviewer/File:Common_emitter.png

[2] http://www.demic.fee.unicamp.br/~siqueira/IE725/IE_725_Part1_AmpCircuits.pdf