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RELATÓRIO DE ELETRÔNICA ANALOGICA II
Montagem de um amplificador com transistor bipolar
ALEX SANDRO SALES DA SILVA1, ALLANA TRAJANO FEIJÃO, STEPHANO IGOR VIEIRA DE ARAUJO, FABRIZIO
UCHOA.
1. Laboratório, Departamento, Universidade Federal do Amapá
KM-02 - Bairro Zerão, CEP 68.902-280, Macapá - AP - Brasil
E-mails: [email protected];
stephanoigor@hotmailcom;
2. Laboratório, Departamento, Universidade Federal do Amapá- Unifap
1. INTRODUÇÃO
Este trabalho apresenta o resultado prático do
desenvolvimento de um pequeno amplificador de
áudio composto de apenas um transistor bipolar, o
mesmo é capaz de fornecer um ganho de sinal de 48
vezes o sinal de entrada. O experimento relaciona o
conteúdo de amplificador classe A e casamento de
impedância, visto que a grande maioria dos alto-
falantes utilizados é de impedância baixa, entre 4 a 8
Ω. Por isso o projeto necessitou de um Trafo de saída
para realizar o correto casamento das impedâncias.
Trata-se então de uma aplicação prática de
conhecimentos em eletrônica analógica.
Foi utilizado nesse projeto software Multisim
12.0 para análises de problemas e simulação do
circuito, entretanto o desenho da placa foi feito sem a
ajuda de softwares para enfatizar os fins didáticos do
amplificador.
2. ANALISE DO AMPLIFICADOR
No primeiro experimento montamos um circuito
simples de amplificação, apenas com o critério de
poder ouvir o áudio proveniente de uma saída de
áudio de um celular, por exemplo, e um baixo nível
de distorção. De forma que apenas um transistor
utilizado fosse suficiente para o circuito montado na
configuração de amplificador classe A. Dessa forma
decidimos usar o transistor BC547, visto que sua
aplicação para áudio tem se mostrado muito
eficiente. Esse transistor tem um β que varia de 125 a
800, dependendo da polarização utilizada. A
configuração do circuito é por divisor de tensão,
como mostra a figura 1.
Na alimentação do amplificador foi utilizada
uma fonte de 12 voltes e com capacidade de corrente
de 650 mA.
Figura 1: Amplificador e gerador de sinais.
Calculamos os seguintes valores de polarização
utilizando a analise da polarização DC
O valor da corrente de base é dado pela formula:
Porém como o circuito não atende a condição de
RE > 10R2, é necessário fazer o calculo exato da
polarização do transistor. Sendo = 268.
RE > 10R2
268*1,2 k > 10*220 k
322,8 k > 2200 k (Não satisfaz)
Onde:
De forma que o valor calculado da corrente de
base, para um = 268 foi:
44,63 kΩ
De forma que a corrente do coletor Ic pode ser
obtida:
O ganho dessa configuração é dado pela relação
entre o sinal de saída pelo sinal de entrada.
3. MEDIÇÕES REALIZADAS NA
SIMULAÇÃO
Com a utilização da simulação no Multisim 12.0
obteve-se as medições dos valores calculados.
Os valores são os seguintes:
Medida Valores
medidos
Valores
calculados
VB 8,4 v 8,47 v
Ib 0,024 mA 0,024 mA
Ic 6,4 mA 5,7 mA
Tabela 1: Comparação dos valores do circuito.
Observando o quadro comparativo, vemos que
os valores calculados estão adequados.
Vale lembrar que o casamento de
impedância foi desprezado na entrada, visto que os
fones de ouvidos utilizados em celulares tem
impedância de 16 ohms, valor bem abaixo da
impedância de entrada (Zi) do amplificador montado
nesse experimento, devido a isso o ganho real obtido
foi reduzido. O valor prático do ganho é o mostrado
abaixo:
4. SINAIS OBTIDOS NA SIMULAÇÃO
Foi aplicado um sinal com frequência de
1khz e com tensão de 4mV de pico a pico na
base do transistor, entrada do circuito, obtivemos
então os sinais para analise e comparação com os
valores esperados.
O circuito amplificador utilizado forneceu
os seguintes sinais na saída, como se pode notar
na figura 2. E o sinal foi amplificado em
aproximadamente cinquenta vezes.
Figura 2: Sinal de entrada (4mv P-P).
Essa comparação é feita através do
osciloscópio Tektronix contido no Multisim
12.0, configurando os eixos na linha do “zero”,
meio da tela, com os dois canais ligados
simultaneamente, um em cada canal do
osciloscópio.
Figura 3: Sinais de entrada e saída.
Foi possível verificar nos sinais da Figura 3 que
o canal 1 esta com escala de volts/divisão de 2 mV,
enquanto o canal 2 ficou com ajuste de 50 mV. A
escala de tempo fica em 500 µs.
O sinal amplificado esta demonstrado na figura
4,confirmando a obtenção do sinal de 192 mV de
Pico a Pico.
Figura 4: Sinal de saída do amplificador.
A saída de um amplificador Classe A realiza 360º
completos de oscilação de saída.O ponto Q (nível de
polarização) devem ser orientadas para o meio da
linha de carga para que o sinal AC pode balançar um
ciclo completo. Lembre-se que a linha de carga DC
indica os limites máximos e mínimos estabelecidos
pela fonte de alimentação DC.
Conhecidamente seu sinal é menos suceptivel a
distorção, devido ao ponto de polarização estar na
região ativa da curva do transistor. Todavia não é o
amplificador mais eficiente, pois consome energia
mesmo sem sinal na entrada do amplificador. Por
isso não é o mais indicado para dispositivos com
baterias e pilhas.
5. MONTAGEM DO CIRCUITO
5.1 MATÉRIAIS
o Resistores (Rc = 549Ω, R1= 56 kΩ;
R2 = 220kΩ, RE = 1.2kΩ);
o Capacitores (Cs = 10uF, Ce = 22uF,
Cc = 4.7uF);
o Transistor BC547;
o Potenciômetro de 100kΩ;
o Placa de circuito impresso (PCI);
o Percloreto de ferro;
o Alto-falante de 8 Ω.
o Transformador de 10 w(Primário 500 Ω e
secundário 4 Ω-8 Ω);
o Solda (estanho);
o Ferro de Solda;
o Perfurador de PCI;
o Fonte de 12 v;
o Cabo de áudio.
5.2 PREPARAÇÃO DO PCI
Nesse experimeto utilizamos uma placa de
circuito impresso para a confecção e fixação dos
componetes do circuito. Após planejamento do
Layout do circuito, utilizamos na placa uma
marcador de caneta para desenhar as trilhas e
protege-las da corrosão.
O Layout do circuito impresso é descrito na
Imagem 1, etapa antes da furação e solda.
Imagem 1: layout do circuito impresso.
Utilizamos a solução de percloreto de ferro para
realizar a corrosão do cobre na placa, conforme pode
ser visto na Imagem 2.
Imagem 2: Corrosão da placa.
Após essa etapa, seguiu a limpeza, lixamento,
furação e soldagem dos componentes na placa.
5.4 SOLDANDO OS COMPONENTES
A placa foi furada com o furador especifico para
PCI com base na figura 5, os componetes foram
inseridos e posteriormente soldados.
O transformador foi utilizado para realizar um
casamento de impedância com a saída, portanto, o
primário esta conectado na saída do capacitor Cc e ao
negativo do circuito.
Figura 5: Configuração dos dispositivos na placa.
5.5 CIRCUITO MONTADO
O circuito abaixo é a parte do circuito já
montada e soldada, conforme a Imagem 3.
Imagem 3: Circuito montado.
Em seguida foi realizado o teste com o
amplificador que correspondeu de maneira adequada,
amplificando o áudio de saída do celular.
5.6 CASAMENTO DE IMPEDÂNCIA NA
SAÍDA
A impedância de saída é calculada da seguinte
forma, como o ro = ∞, tomamos:
Zo = RC = 549 Ω
Como o transformador casa a impedância de
saída do amplificador, cerca de 500 Ω, com o alto-
falante de 8Ω.Obtemos um sinal mais adequado para
a reprodução do áudio no alto-falante. O circuito
montado é apresentado na imagem 4.
Imagem 4: Casamento de impedância na saída.
6. CONCLUSÃO
O potenciômetro utilizado é de 100kΩ, todavia
por se tratar, o áudio do celular, de uma impedância
muito baixa o ajuste do potenciômetro ficou no nível
mínimo de atenuação, ou seja, o potenciômetro não
influência na intensidade do áudio no circuito do
amplificador.
O circuito da PCI foi feito justamente para auto-
falante com pouca resistência, como fone de ouvido e
auto-falante de 4 ou 8 Ω, outros com maiores
resistência nota-se somente sons com uma alta tensão
de entrada(som grave), voz ou outros sons não são
percebidos.
Basicamente o sinal é de áudio reproduzido é
limpo e em bom nível de volume, atendendo a
finalidade do trabalho.
As informações obtidas com a simulação no
Multisim 12.0 também mostraram que a baixa
distorção e o valor de ganho para as frequências de
áudio estão adequadas ao que se pretendia com o
projeto.
REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA
BOYLESTAD, Robert, e NASHELSKY, Louis. 6ª
edição.
SEDRA, K. Smith. Microeletrônica. Pearson
Prentice Hall, 5ª edição, 2007.
Apostila Eletrônica UNICAMP, baseada no Malvino.
2000. Eng.: Roberto Bairros dos Santos.Transistor
Básico.
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