Trabalho prático nº 5 de Electrónica 2009/2010

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Matheus Henrique Barreiro de Paiva
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1 Trabalho prático nº 5 de Electrónica 29/21 Título: Circuito amplificador com um transístor em montagem de emissor comum (com e sem degenerescência do emissor). Sumário Proceder se á à montagem de um circuito amplificador utilizando um transístor 2N394 (em montagem de emissor comum, com e sem degenerescência do emissor). Utilizar se á o circuito de polarização clássico para polarizar o transístor. O sinal a amplificar será introduzido na base do transístor utilizando acoplamento capacitivo. Determinar se á o ganho do amplificador de emissor comum com e sem degenerescência do emissor. Estudar se á também sumariamente o comportamento em frequência do circuito e a sua resposta para sinais de amplitude elevada. Notas: O relatório do trabalho, individual, será apresentado, utilizando as folhas anexas, no fim da aula. Estas devem ser consultadas à medida que prepara o trabalho. É obrigatório o estudo detalhado do circuito e a sua simulação antes do início da aula prática. Desse estudo será apresentado um relatório individual, de formato livre, onde serão obrigatoriamente respondidas as questões assinaladas com (Teoria) no procedimento abaixo. Não será permitida a realização do trabalho a quem não apresentar esse relatório no início da aula prática. Visualize permanentemente o sinal de entrada no canal 1 do osciloscópio e o sinal de saída no canal 2. Utilize acoplamento dc ou ac, conforme conveniente. Poderá também consultar a folha de especificações do transístor e o código de cores das resistências (em anexo). Procedimento 1. (Teoria) Considere o circuito da figura 1 (amplificador de emissor comum com degenerescência do emissor). Considerando β = 15 determine o seu ponto de funcionamento (ponto quiescente), e calcule g m, r π e r e. Utilize os valores que calculou para desenhar o modelo para sinais fracos do circuito amplificador (utilize o modelo em T). Repare que tem um filtro à entrada do circuito. De que tipo de filtro se trata? Calcule a sua frequência de corte. Calcule, para frequências bem acima da frequência de corte que determinou, a resistência de entrada do circuito, R in = v e /i e, e o seu ganho, v s /v e. Supondo que mede experimentalmente as tensões do colector, da base e do emissor do transístor obtenha uma expressão que lhe permita calcular o seu β com base naqueles valores.

2 5 ve 1 V2 1mVpk 2kHz C1 1nF R1 5kΩ 4 R2 22kΩ R3 3.2kΩ 6 Q1 2N394 2 R4 2.2kΩ vs V1 12 V Fig. 1. Circuito amplificador com transístor 2N (Prática) Monte o transístor e as resistências do circuito de polarização do transístor (fig. 1) não monte C1, ve nem V1. Meça, utilizando o multímetro digital, o valor das resistências do colector e do emissor. Registe os directamente sobre a figura do relatório. (Nota: porque não ligou V1 antes de efectuar estas medições?) Ligue a alimentação e meça o valor das tensões no colector, na base e no emissor do transístor, assim como o valor da tensão de alimentação V1. Registe os na figura do relatório. Baseie se nos valores que mediu para deduzir se o transístor está (ou não) a funcionar correctamente (verifique nomeadamente que o transístor funciona na zona activa, com o valor da tensão da junção base emissor VBE.7 V). Com base nos valores que mediu calcule o valor (medição experimental) do β do seu transístor. 3. (Prática) Faça a ligação da fonte de sinal à entrada do circuito (fig. 1) ligue ve e C1. Proceda à medida experimental do ganho do circuito (tenha o cuidado de utilizar um sinal de entrada tal que a saída não apresente qualquer distorção visível). Utilize uma frequência superior pelo menos a 1 vezes a f que mediu (sugere se a utilização duma frequência de 2 khz na escala da fonte de sinal). Determine o ganho do circuito utilizando o osciloscópio. Registe o valor obtido e faça um esboço do que observa no ecrã do osciloscópio. 4. (Teoria) Considere o circuito que obtém ao colocar, em paralelo com a resistência de degenerescência do emissor (resistência R4), um condensador de desvio de 1 µf. Calcule o novo ganho do circuito (utilize um modelo em π híbrido). Note que a resistência do emissor contínua a fazer parte do circuito de polarização do transístor!

3 5. (Prática) Ligue agora, em paralelo com a resistência do emissor, um condensador de desvio de 1 µf. Coloque o botão de atenuação da fonte de sinal em 4 db, para que seja fácil colocar à entrada do circuito um sinal sinusoidal com amplitude da ordem de alguns mv. Meça o novo ganho obtido. 6. (Teoria) Calcule analiticamente para que gama de amplitudes ve do sinal de entrada o circuito funciona sem distorção. 7. (Prática) Coloque à entrada do circuito um sinal sinusoidal com uma frequência de 2 KHz (conforme indicado na escala da fonte de sinal). Meça experimentalmente para que valor da amplitude ve surge distorção em vs (conforme uma análise visual muito rudimentar!). Aumente a amplitude do sinal de entrada até obter distorção nos dois extremos da onda de saída. Registe o que observa no osciloscópio. Assinale na figura o que lhe aprouver (nomeadamente, em que zona de funcionamento (corte, zona activa ou zona de saturação) se encontra o transístor em cada instante). Anexo: código de cores das resistências

4 Electrónica Trabalho prático nº 5 Relatório Horário (Turma): Data: Nome: Notas: Em todas as figuras que desenhar identifique os sinais de entrada e de saída e a respectiva escala (V/DIV), assim como a base de tempo utilizada (s/div) e o tipo de acoplamento seleccionado (ac ou dc). Caso trace um gráfico com escalas diferentes nos dois canais indique a escala de cada um deles. Indique, quando for oportuno, o nível V. Quando apresentar o resultado duma medida realizada com o osciloscópio escreva o NÚMERO DE DIVISÕES e a ESCALA UTILIZADA, e.g., T = 4,2 x 2 ms = 8,4 ms R1 4 R3 = VC = Q1 1 V1 = VB = 2N394 3 VE = R2 R4 = β =

5 3. s/div: V/Div: acoplamento: ve = vs = G = 5. ve = vs = G = 7. s/div: V/Div: acoplamento: s/div: V/Div:

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