Amplificador Pequenos Sinais

UNIVERSIDADE DO VALE DO RIO DOS SINOS - UNISINOS

UNIDADE ACADÊMICA DE GRADUAÇÃO

CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA

AMANDA SOUZA DE ALMEIDA

JACKSON HENRIQUE SCHMITZ JUNIOR

PROJETO GA:

Amplificadores de Pequenos Sinais

São Leopoldo

2018

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AMANDA SOUZA DE ALMEIDA

JACKSON HENRIQUE SCHMITZ JUNIOR

PROJETO GA:

Amplificadores de Pequenos Sinais

Trabalho apresentado para a disciplina Eletrônica II – Amplificadores de Sinais, pelo Curso de Engenharia Elétrica da Universidade do Vale do Rio dos Sinos – UNISINOS, ministrada pelo professor Rubem Sprenger Dreger.

São Leopoldo

2018

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SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO        3

2. DESENVOLVIMENTO teórico        4

2.1 Atenuador Ativo        5

2.2 Amplificador de Pequenos Sinais        6

2.2.1 Emissor Comum Linearizado com Ganho de 20 dB        8

2.2.2 Seguidor Emissor (Coletor Comum) do Primeiro Estágio        10

2.2.3 Emissor Comum Linearizado com Ganho de 40 dB        12

2.2.4 Seguidor Emissor (Coletor Comum) do Segundo Estágio        14

2.2.5 Emissor Comum Linearizado com Ganho de 60 dB        16

2.2.6 Seguidor Emissor (Coletor Comum) do Terceiro Estágio        19

2.3 Capacitores de Acoplamento e Desvio        22

2.4 Simulação – Circuito Final        23

3. desenvolvimento prático        25

4. conclusão        30

Referências        31

ANEXO I        32

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1. INTRODUÇÃO

O presente relatório tem como objetivo descrever todas as etapas realizadas durante a confecção do projeto de um amplificador de pequenos sinais com atenuador ativo. Todas as especificações e os cálculos foram determinados de acordo com a bibliografia básica da disciplina de Eletrônica II – Amplificadores de Sinais, e as atividades foram realizadas nas dependências dos laboratórios da Engenharia Elétrica, na Unisinos.

O circuito consiste em um atenuador de tensão, que ao receber um sinal entre  e , com , do gerador de funções, fornece ao restante do circuito um sinal de . Esse novo valor de tensão é recebido pela etapa amplificadora do projeto, que é formada por três estágios diferentes, conectados em cascata, com ganhos de tensão de ,  e , respectivamente. Portanto, os  de fornecimento do primeiro estágio, viram , que é alimentação do segundo estágio; com o ganho fornecido pelo o segundo estágio, a tensão de saída sobe para ; e, finalmente, essa tensão, quando chega na entrada de último estágio, fornece uma tensão de saída final .[pic 1][pic 2][pic 3][pic 4][pic 5][pic 6][pic 7][pic 8][pic 9][pic 10][pic 11]

Cada estágio de amplificação é formado por dois tipos de amplificadores, o Emissor Comum Linearizado, que são os circuitos conectados em cascata, que de fato amplificam o sinal, e o Coletor Comum, também conhecido como Seguidor Emissor, que são os circuitos conectados na saída de cada Emissor Comum para conectar a carga do circuito e reduzir a impedância de saída de cada estágio.

Para cada etapa do circuito, foram considerados os equivalentes DC e AC, com análises tanto em regime de corrente contínua, quanto corrente alternada. Antes de realizarmos as montagens práticas em protoboard, e para auxiliar nas escolhas de valores, os circuitos foram simulados utilizando a ferramenta Proteus, para correções de valores e ondas.  

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2. DESENVOLVIMENTO teórico

Durante o projeto do amplificador de pequenos sinais, com ganho de tensão elevado, utilizando transistores FET e BJT, com parâmetros híbridos, as seguintes especificações foram consideradas:

• O circuito é composto por duas etapas: o atenuador ativo e o amplificador de pequenos sinais;
• O atenuador ativo recebe um sinal senoidal entre  e , com , vindo do gerador de funções;[pic 12][pic 13][pic 14]
• A impedância de entrada  do atenuador ativo deve ser  a ;[pic 15][pic 16][pic 17]
• A saída do atenuador deverá fornecer um sinal de ;[pic 18]
• O amplificador deve fornecer três pontos de saída, com ganhos fixos de ,  e , com impedância fixa de , para qualquer ganho, sem distorção do sinal, sendo medida uma saída por vez com uma carga ;[pic 19][pic 20][pic 21][pic 22][pic 23]
• Tensão de alimentação deve ser de, no máximo, .[pic 24]

De maneira resumida, podemos observar que o diagrama inicial do amplificador pode ser expresso da seguinte maneira:

[pic 25]

Figura 1 – Diagrama base do projeto de amplificador de pequenos sinais.

        

Adotando os valores de alimentação como  e , veremos a seguir a descrição dos cálculos e regras de projeto utilizadas no circuito projetado, bem como suas características e componentes utilizados.[pic 26][pic 27]

2.1 Atenuador Ativo

Uma vez que a tensão de alimentação fornecida pelo gerador de função é maior que a tensão de alimentação do primeiro estágio do amplificador, tivemos que projetar um atenuador ativo.

Como o próprio nome sugere, a função do atenuador de tensão é diminuir o valor do sinal que ele recebe, basicamente, um amplificador atuando de maneira contraria.

Diferentemente do resto do circuito, optamos por utilizar no atenuador um transistor do tipo FET, BF245C, ao tipo BJT, para fornecer ao restante do circuito um sinal mais estável. Comprando os dois elementos, temos que o FET é um dispositivo controlado por tensão, enquanto o BJT é controlado por corrente. Embora o FET apresente um menor ganho de tensão, ele produz menos ruído, possui maior estabilidade térmica e é, relativamente, mais imune a radiação que o BJT.