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7/31/2019 Relatório_Exp2_Amplificadores BC e com realimentação de Corrente_Eletrônica Aplicada_Trim4.1
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Experimento 2Amplificadores BC e com realimentação de Corrente.
Disciplina: EN2709 – Eletrônica Aplicada.
Discentes:Fernando Henrique Gomes Zucatelli
Turma: A2/Diurno
Profº Dr. Carlos Eduardo Capovilla.
Santo André, 06 de Março 2012
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1. OBJETIVOS
Os objetivos deste experimento são avaliar o comportamento dos
amplificadores BC (Base Comum) e com realimentação de Corrente e suas
respostas em frequência por meio de simulações computacionais.
2. PARTE EXPERIMENTAL
2.1. Materiais e equipamentos
• Multímetro digital bancada 8045A;
• Multímetro digital Minipa® ET-2510;
•
Fonte de Tensão Marca Minipa® MPL-3303;• Osciloscópio Digital Tektronix® modelo TDS 2022B;
• Resistores (Conforme Tabela 1);
• Capacitores: 1x 100µF e 2x 10µF;
• Transistores: 2x BC 547;
• Matriz de contatos (Protoboard);
• Cabos e fios para conexão.
Tabela 1 – Resistores utilizados.
Resistor (Quant.) Nominal ()2 10k2 1k1 3,3k1 2,2k1 1,5k1 560
1 3301 561 10
2.2. Procedimentos
A Figura 1 mostra o circuito do amplificador com base comum. Inicialmente foi
realizada a medição do circuito de polarização, i.e., sem a conexão com a fonte
geradora de sinais (Vs). Em seguida foram realizadas as medições com a fonte
ajustada para gerar uma onda senoidal de 2Vpp a 10kHz utilizando o osciloscópio.
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Figura 1 – Circuito do amplificador em base comum.
A Figura 2 apresenta o circuito da com realimentação de corrente. As medições
foram realizadas com a fonte geradora configurada para gerar uma onda senoidal de
0,5 Vpp a 10kHz. As medições foram feitas com osciloscópio.
Figura 2 – Circuito do amplificador com realimentação de corrente.
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO
3.1. Experimental
O valor de hfe do transistor T1 é de 303,0 e o do T2 é de 330,8.
A Tabela 2 apresenta os valores das tensões e correntes medidas.
Tabela 2 – Tensões medidas e calculadas e correntes calculadas.
Nó Tensão (V) Ramo Corrente (mA)
VB 2,127 IC 4,58
VE 1,467 IR1 0,987
VC 5,136 IR2 0,967
VCEQ 3,669VBEQ 0,660
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Os cálculos de VCEQ, VBEQ, IC e IR1 foram realizados com base nas equações
em (1)
11
; ; ;CC C CC B
CEQ C E BEQ B E C RC
V V V V V V V V V V I I
R R
− −= − = − = = (1)
A polarização por divisor de tensão é o melhor tipo de polarização porque
possui estabilidade térmica e imunidade a dispersões paramétricas de β. Sendo a
estabilidade térmica adquirida do resistor de emissor Re, e a dispersão é feita
quando Ic é mais influenciado por Ie do que por Ib, efeito alcançado fazendo a
corrente de R2 muito maior que a de Re.
A montagem da Figura 1 se transformou em um amplificador BC devido a
conexão do capacitor Cb, que é responsável por deixar apenas a componente DCaterrada, e este aterramento é comum tanto para o emissor quanto para o coletor e
sendo então denominado de base comum.
A Figura 3 exibe as formas de onda da fonte geradora de sinal e da entrada e
saída do amplificador em comparação com a fonte. A Tabela 3 resume as
informações da Figura 3.
Figura 3 – Formas de onda do circuito do amplificador base comum. Em ambas o CH1 – Amarelo – é
a forma de onda da fonte geradora de sinal. À esq.: CH2 – Azul – é a tensão Vi. À dir.: CH2 é a
tensão Vo.
Tabela 3 – Resumo das tensões de pico a pico dos pontos medidos.
Vs (Vpp) Vi (mVpp) Vo (Vpp)
2 13,2 1,36
O ganho de tensão experimental é dado por (2):
1,36103
13,2V
Vo V A
Vi mV = = = (2)
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Enquanto que o ganho de tensão teórico é dado por (3):
4229,77
C
V
R R A hfe
hie= = (3)
A resistência de entrada teórica é dada por (4);
303,1 5,67Re 330 5,56
1 303,1 1
hie Ri
hfe
⋅= = = Ω
+ +(4)
A resistência de entrada também pode ser calculada através dos dados
experimentais usando (5) e (6):'
' ' '
'( ) 6,64i
i i i
i
RVi Vi RsVi R Rs Vs R R
Vs R Rs Vs Vi
⋅= ⇒ ⋅ + = ⋅ ⇒ = = Ω
+ −(5)
''
'19,8i
i
i
R Rsa Ri Rsa R Ri
Ri Rsa R Rsa
⋅⋅= ⇒ = = Ω
+ −(6)
A Figura 4 e a Figura 5 são exibidas as formas de onda do amplificador com
realimentação de corrente. Em todas, o Canal 1 está com a tensão da fonte Vs.
A Tabela 4 resume as informações das figuras.
Figura 4 – Formas de onda do circuito do amplificador realimentação de corrente. Em ambas o CH1 –
Amarelo – é a forma de onda da fonte geradora de sinal. À esq.: CH2 – Azul – é a tensão Vi. À dir.:
CH2 é a tensão Vo.
Figura 5 – Amplificador realimentação de corrente CH2: Ve2.
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Tabela 4 – Resumo das tensões de pico a pico dos pontos medidos.
Vs (mVpp) Vi (mVpp) Vo (Vpp) Ve2 (mVpp)
580 32 4,8 600
As correntes de saída e da fonte foram calculadas com base em (7) e (8)
2 arg
( ) 2, 44,53mA
560 10C c a
Vo pico Io
R R k = = = (7)
( ) ( ) 290 32258µA
1
Vs pico Vi pico mV mV Is
Rs k
− −= = = (8)
O ganho de corrente em malha fechada (Aif) experimental é dado por (9) e o
teórico por (11) e o ganho da malha realimentada β por (10):
3
4,5217,54
274 10if
Io mA A
Is mA−= = =
⋅(9)
Re 2 560,053
Re 2 56 1000 Rf β = = =
+ +(10)
1 118,86
0,053if
A β
= = = (11)
O ganho de tensão (Avf) experimental por (12) e o teórico é dado por (13)
4,8 8,28580
Vf Vo V AVs mV
= = = (12)
2 arg 560 1010
0,053 1
C c a
Vf
R R k A
Rs k β = = =
⋅ ⋅(13)
3.2. Simulações
As simulações foram executadas com o Software Multisim™ 11.0®. A Figura 6
mostra o circuito desenhado no Multisim®.
Figura 6 – Implementação do circuito da Figura 1 no Multisim®. Osciloscópios com Canal A em Vs. E
canais B em: XSC1 – Vi, XSC2 – Vb, XSC3 – Vo.
V1
1 Vrms
10kHz
0°
V212 V
R110k
Cb
100µF
Q1
BC547BP
R22.2k
Re330
R410k
Rc1.5k
Cout
10µF
Cin
10µF
Rs
1k
Rsa10
XSC1
A B
Ext Trig+
+
_
_ + _
XSC2
A B
Ext Trig+
+
_
_ + _
XSC3
A B
Ext Trig+
+
_
_ + _
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Figura 7 – Exemplo da simulação do circuito da Figura 6 no Multisim®. f = 1 Hz
Figura 8 – Exemplo da simulação do circuito da Figura 6 no Multisim®. f = 10 kHz
Nas simulações percebeu-se que existe defasagem no sinal de saída para
frequências abaixo de 10 kHz, as quais o ganho se mostrou muito pequeno. A
Tabela 5 resume os valores do simulador e a Figura 9 o gráfico do ganho em função
do logaritmo na base 10 da frequência, onde nota-se que o existe uma faixa de
ganho aceitável entre 104 Hz e 107 Hz, os valores fora desta faixa sofrem a ação de
ganhos menores, sendo quanto mais distante mais próximo de zero.
Tabela 5 – Resumo das tensões de pico da fonte Vs e da saída Vo na simulação em cada frequência.
f (Hz) log (f) Vi (mVp) Vo (mVp) Av= Vo/Vi desafado
1 0 13,9 0,7 0,050 S
10 1 13,9 11,1 0,799 S
100 2 13,9 112 8,058 S
1k 3 10,1 763 75,545 um pouco antes
10k 4 6,1 1017 166,721 N
100k 5 6,1 1019 167,049 N
1M 6 5,9 1019 172,712 N
10M 7 5,9 1005 170,339 um pouco depois
100M 8 5,7 478 83,860 aprox. -90°
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Figura 9 – Curva do ganho em função da frequência a partir dos dados da Tabela 5.
Para a simulação do amplificador com realimentação de corrente foi desenhado
o circuito da Figura 10.
Figura 10 – Implementação do circuito da Figura 2 no Multisim®. Osciloscópios com Canal A em Vs.
E canais B em: XSC1 – Vi, XSC2 – Ve2, XSC3 – Vo
Figura 11 – Exemplo da simulação do circuito da Figura 10 no Multisim®. f = 1 Hz. Muita defasagem.
0
50
100
150
200
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
A v
log (f (Hz) )
Av= Vo/Vs - BC Av= Vo/Vi
R1
1k
C1
10µF
Q1
BC547BP
Rc13.3k
C2
10µF
V2
0.5 Vrms1kHz0° R2
56
Q2
BC547BP
Rc2560
Rcarga10k
V112 V
XSC1
A B
Ext Trig+
+
_
_ + _
XSC2
A B
Ext Trig+
+
_
_ + _
XSC3
A B
Ext Trig+
+
_
_ + _
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Figura 12 – Exemplo da simulação do circuito da Figura 10 no Multisim®. f = 100 Hz. Inicio da região
de operação.
Figura 13 – Exemplo da simulação do circuito da Figura 10 no Multisim®. f = 10 MHz. Início de
defasagem.
Nas simulações percebeu-se que existe defasagem no sinal de saída para
frequências abaixo de 100 Hz, as quais o ganho se mostrou muito pequeno. A
Tabela 6 resume os valores do simulador e a Figura 14 o gráfico do ganho em
função do logaritmo na base 10 da frequência, onde nota-se que o existe uma faixa
de ganho aceitável entre 102 Hz e 107 Hz.
Tabela 6 – Resumo das tensões de pico da fonte Vs e da saída Vo na simulação em cada frequência.
F (Hz) log (f) Vs (mVpp) Vo (mVpp) Av= Vo/Vi desafado
1 0 350 121 0,346 S
10 1 350 1828 5,223 S
100 2 350 3428 9,794 N
1k 3 350 3443 9,837 N
10k 4 350 3475 9,929 N
100k 5 350 3466 9,903 N
1M 6 350 3475 9,929 N10M 7 350 3649 10,426 um pouco
100M 8 350 264 0,754 -180°
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Figura 14 – Curva do ganho em função da frequência a partir dos dados da Tabela 6.
4. CONCLUSÃO
O amplificador em base comum tem um ganho teórico alto na faixa de 200vezes (229,77), apesar de que o experimental foi cerca de metade do valor (103) e
resposta em a frequência dele é alta para a faixa de operação entre 104 e 107 Hz.
O ganho teórico é menor que o ganho experimental devido à impedância de
entrada do circuito ser menor que a resistência da fonte, o que faz com que a maior
parte da tensão caia sobre o resistor da fonte em vez do amplificador.
O amplificador com realimentação de corrente apresentou ganho de corrente
experimental de 17,54, próximo ao teórico de 18,86 e um ganho de tensão de real
de 9,8, próximo ao ganho teórico de 10, e mantido neste patamar entre as
frequências de 102 Hz e 107 Hz conforme visto nas simulações.
0
2
4
6
8
10
12
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
A v
log (f (Hz) )
Av= Vo/Vs - Realimen. de Corrente Av= Vo/Vi