Trabalho prático nº 4 de Electrónica 2008/2009 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 2N3904 (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 conveniente o estudo detalhado do circuito e a sua simulação antes do início da aula prática. Poderá também consultar a folha de especificações do transístor e o código de cores das resistências (em anexo). 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. Procedimento 1. (Teoria) Considere o circuito da figura 1 (amplificador de emissor comum com degenerescência do emissor). Considerando β = 150 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.
5 ve 1 V2 10mVpk 20kHz 0 C1 100nF R1 50kΩ 4 R2 22kΩ R3 3.2kΩ 6 Q1 2N3904 2 R4 2.2kΩ vs V1 12 V 0 0 Fig. 1. Circuito amplificador com transístor 2N3904. 2. (Prática) Monte o circuito da figura 1, à excepção da ligação à fonte de sinal (ou seja, monte somente o circuito de polarização do transístor). Meça, utilizando o multímetro digital, o valor das resistências do colector e do emissor (tenha o cuidado de desfazer a ligação à alimentação e à fonte de sinal durante estas medidas). Registe os directamente sobre a figura do relatório. 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. Registe os na figura do relatório. 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). 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 10 vezes a f 0 que mediu (sugere se a utilização duma frequência de 20 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, um condensador de desvio de 10 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! 5. (Prática) Ligue agora, em paralelo com a resistência do emissor, um condensador de desvio de 10 µf. Coloque o botão de atenuação da fonte de sinal em 20 db, para que seja fácil
colocar à entrada do circuito um sinal sinusoidal com aproximadamente 10 mv de amplitude (20 mvpp). 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 20 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
Electrónica Trabalho prático nº 4 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 0 V. Quando apresentar o resultado duma medida realizada com o osciloscópio escreva o NÚMERO DE DIVISÕES e a ESCALA UTILIZADA, e.g., T 0 = 4,2 x 2 ms = 8,4 ms. 1.
2. 2 R1 = 4 R3 = Vc = Q1 1 V1 = Vb = 2N3904 3 Ve = R2 = R4 = 0 3. s/div: V/Div: acoplamento: Ve = Vs = G = 4. s/div: V/Div: acoplamento:
5. Ve = Vs = G = 6. 7. s/div: V/Div: