ESTUDO DOS PRÉ-AMPLIFICADORES

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1 CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA DISCIPLINA: ELETRÔNICA I PROFESSOR: LADEMIR DE J. S. OLIEIRA ESTUDO DOS PRÉ-AMPLIFICADORES 1. AMPLIFICADORES EM CASCATA Nos amplificadores em cascata o ganho sofre influência dos elementos R s e R L do sistema, sob efeito do carregamentos nas impedâncias R i e R o de cada estágio amplificador. A forma do sinal de saída mostrará se as frequências altas e baixas estão sendo amplificadas apropriadamente. Para o cálculo dos sinais de tensão nos nós do circuito utiliza-se o modelo de amplificador de tensão para cada estágio amplificador e seus parâmetros Z i = R i, Z o = R o e A v. R = A i i = s o sem carga v i Rs + Ri R L L = Av i (tensão de saída com carga) Ro + RL 1

2 Ex.1: i1 Ri 1 = s R + R s i1 o1 = A v1 i1 Ri 2 R + R o i2 L = A v2 i2 RL R + R o2 L 2. ACOPLAMENTO DE AMPLIFICADORES EM CASCATA A conexão em cascata é basicamente uma conexão série em que a saída de um estágio é o sinal de entrada do estágio seguinte. Esta conexão oferece uma multiplicação de ganho de cada estágio, levando a um ganho global maior. O ganho global do amplificador é o produto dos ganhos dos estágios, considerando-se o casamento de impedâncias entre os estágios e que a resposta em frequência global se altera. Existem várias métodos de se realizar o acoplamento de estágios. O acoplamento (RC) é bastante simples e obtém uma boa resposta em frequência. O capacitor de acoplamento possibilita a isolação CC entre estágios e, portanto, mantém as condições de polarização inalterada. A reatância capacitiva do capacitor de acoplamento em frequências médias deve ser suficientemente baixa a fim de que a transferência do sinal se faça sem perda e sem distorção de fase. 2

3 No acoplamento por transformador, o resistor de coletor é substituído pelo primário do transformador e o sinal é transferido para o próximo estágio pelo secundário do transformador. O transformador de acoplamento possibilita a isolação CC entre estágios e também permite o casamento de impedância entre estágios, mas apresenta desvantagens em termos de resposta em frequência e fase. Além disso, os transformadores são relativamente grandes e caros. No acoplamento direto, a saída do primeiro estágio é diretamente conectada à entrada do próximo estágio, sem utilizar elementos de acoplamento. Este método apresenta a vantagem do amplificador precisar de poucos componentes e a resposta em frequência não ser afetada pelos elementos de acoplamento. No entanto, torna-se mais difícil estabelecer o ponto de polarização para cada estágio porque a tensão de saída CC de um estágio determina a tensão de entrada CC do estágio seguinte. Este tipo de acoplamento é utilizado em circuitos integrados onde não existe espaço disponível para capacitores ou outros elementos de acoplamento. 3

4 3. RESPOSTA EM FREQUÊNCIA DE AMPLIFICADORES A resposta em frequência é a resposta do ganho de um amplificador para uma entrada senoidal com diferentes frequências. Definições: - O ganho de frequências médias Av médio (ou banda passante) é o ganho máximo do amplificador - A frequência de corte ocorre quando o ganho cai 3dB, ou seja Av = 0,707 Av médio. Para amplificadores com acoplamento capacitivo existem duas frequências de corte f 1 e f 2, definidas como frequências de corte inferior e superior. - A resposta em frequência é determinada geralmente por (Av x f). Av ganho de tensão e f - frequência (escala monolog). Dessa forma, os gráficos são melhor visualizados. - O ganho expresso em db é 20log 10 (A v ). Quando o ganho em db é negativo representa uma atenuação 4

5 Diagrama de Bode No diagrama de Bode, a resposta em frequência é representada por retas assintóticas às curvas, antes e depois de frequências de corte. 5

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8 4. RESPOSTA EM FREQUÊNCIAS BAIXAS AMPLIFICADOR EC Fig Em frequências baixas, a frequência de corte dominante será o valor mais alto entre f LS, f LC e f LE. 8

9 5. RESPOSTA EM FREQUÊNCIAS ALTAS AMPLIFICADOR EC Em frequências altas, a frequência de corte superior é dominada pelas capacitâncias parasitas do transistor. Porém, os valores das capacitâncias dependem de vários fatores e não constam nos datasheets, portanto f 2 não pode ser estimada, mas somente medida. 9