Amplificador não Realimentado Com Ganho De Tensão

INTRODUÇÃO

O projeto proposto na disciplina de Eletrônica II consiste, em um primeiro momento, projetar um amplificador não realimentado com ganho de tensão de 500 sobre uma carga de 3k9Ω, sem nível CC de sinal, cuja frequência de corte inferior esteja entre 100 Hz a 200 Hz e que apresente curva de ganho em altas frequências que cruze 0 dB em 2 MHz. A alimentação do circuito será feita por uma fonte de tensão de 12 V.

Posteriormente, o amplificador deve ser realimentado até apresentar baixa estabilidade, o que deve ser comprovado pela existência de uma margem de pico nas altas frequências ou de um overshoot na sua resposta transitória ( a margem de fase deve estar entre 30° e 40° ).

A especificação das resistências de polarização do estágio de entrada do amplificador deve considerar uma impedância de entrada do amplificador realimentado de 4 kΩ ± 10% e a polarização do estágio de saída, uma excursão do sinal na saída do amplificador realimentado igual ou maior que 4 volts pico a pico.

Deve ser realizada a compensação da estabilidade do amplificador realimentado.

 

CÁLCULOS DO PROJETO

Com base no proposto para o projeto, têm-se como base os valores:

A_0=500

R_L=3,9kΩ

O circuito escolhido é formado por uma associação de dois estágios em cascata com acoplamento CA, o primeiro estágio é um falso emissor-comum e o segundo estágio é um emissor-comum. O transistor escolhido foi o BC547C.

O projeto será calculado do final para o inicio, ou seja, começaremos pelo segundo estágio. Para calcular os resistores de emissor, coletor e de polarização serão adotados alguns valores.

POLARIZAÇÃO

V_O=5V_PP

V_(O_máx )= R_L^' I_C2 >2

V_(O_mín )= V_CEsat- V_CE2 <-2

O resistor de coletor é estimado:

R_C2=1,5kΩ

R_L2^'= R_C2//R_6//R_L

Desconsiderando R6, tem-se:

R_L2^'= R_C2//R_L

R_L2^'= (R_C2∙R_L)/(R_C2+R_L )

R_L2^'= (1500∙3900)/(1500+3900)

R_L2^'=1083Ω

V_(O_máx )= 5V

V_(O_máx )= R_L^' I_C2

I_C2= 5/1083

I_C2=4,615mA

A partir do datasheet do componente obteve-se:

V_CEsat=0,2V

V_(O_mín )= V_CEsat- V_CE2

V_CC= (R_C2+R_E2 ) I_C2+V_CE2

12= (1,5〖x10〗^3+430 )4,615x〖10〗^(-3)+V_CE2

V_CE2≅3,1V

V_(O_mín )= 0,2- 3,1

V_(O_mín )= -2,9V

R_E2= V_E2/I_C2

R_E2= 2/(4,615x〖10〗^(-3) )

R_E2= 433,4Ω

R_(〖E2〗_comercial )=430Ω

A partir de:

R_B/R_E =10

Tem-se:

R_B2= (R_3∙ R_4)/(R_3+ R_4 )=10.R_E2

R_B2=4,334kΩ

V_B2= R_E2 I_C2+ V_BE2

V_B2= 430.4,615x〖10〗^(-3)+ 0,7

V_B2=2,684V

R_3= V_CC/V_B2 R_B2

R_3= 12/2,6843 4300

R_3=19,22kΩ

R_(3_comercial )=20kΩ

R_4= V_B2/(V_CC- V_B2 ) R_3

R_4= 2,684/(12- 2,684) 20x〖10〗^3

R_4=5,76kΩ

R_(4_comercial )=5,6kΩ

O ganho de tensão do segundo estágio é calculado como:

A_V2= -h_fe2/h_ie2 R_L2^'

Do apêndice 2 (págs. 342 à 344, Circuitos Eletrônicos), com IC2 = 4,615mA:

hfe2 = 600

hie2 =5kΩ

A_V2= -600/5000 1083

A_V2= -130

 

O ganho de tensão do primeiro estágio é calculado como:

A_V1= - (h_fe1.R_L1^')/(h_ie1+(h_fe1+1 ).R_5 )

Sendo hfe>>1 e R5 >> hie:

A_V1≅ - (R_L1^')/R_5

A_V1= A_0/A_V2

A_V1= 500/((-130) )

A_V1=-3,84

Adotaremos:

A_V1=-4

Agora serão calculados os resistores de emissor, coletor e de polarização do primeiro estágio:

R_L1^'= R_C1//R_B2//h_ie2

O resistor de coletor é estimado:

R_C1=2,2kΩ

R_L1^'=2200//4300//5000

R_L1^'=1127Ω

R_5= 1127/4