Neste post, é mostrado outro tipo de configuração de amplificador usando o BJT. Desta vez, é o coletor comum ou seguidor de emissor.
Para saber o funcionamento do transistor BJT, clique neste link.
Funcionamento do BJTClique aqui
Amplificador coletor comum com transistor NPN
O transistor escolhido foi o 2N3904, cujo datasheet está aqui.
Calculando os resistores ligados à base do transistor
Primeiro, deve-se determinar a tensão na base do transistor. Este valor deve ser menor que a tensão de alimentação (Vcc) e maior que a tensão base-emissor (V_{BE}).
A fórmula para obter a tensão de base (V_{b}).
V_{b}=V_{BE}+\frac{(V_{cc}-V_{be})}{2}
O valor de V_{cc} foi escolhido arbitrariamente como 8V.
V_{b}=0,65+\frac{(8-0,65)}{2}=4,325V
Usando a equação de divisão de tensão.
V_{b}=\frac{R_{b2}}{R_{b2}+R_{b1}}\cdot V_{cc}
4,325=\frac{R_{b2}}{R_{b2}+R_{b1}}\cdot 8
0,5406=\frac{R_{b2}}{R_{b1}+R_{b2}}
R_{b1}=0,8498\cdot R_{b2}
Os valores comerciais de R_{b1} e R_{b2} mais próximos que atendem esta proporção são 1kΩ e 1,2kΩ, respectivamente.
Calculando a resistência no emissor
Calculando a tensão no emissor.
V_{BE}=V_{b}-V_{e}
0,65=4,325-V_{e}
V_{e}=3,675V
Para dimensionar o resistor Re, é preciso definir a corrente de emissor (I_{e}). O valor definido arbitrariamente foi de 10mA, pois é um valor seguro para evitar o sobreaquecimento do transistor.
V_{e}=R_{e}\cdot I_{e}
R_{e}=367,5\Omega
O valor comercial mais próximo disponível é de 470Ω, que produz uma corrente de emissor de 7,81mA.
Dimensionando os capacitores
A fórmula para calcular o capacitor de entrada Ci.
Ci=\frac{1}{2\pi f\cdot Ri}
Onde Ri é a resistência de entrada vista pelo capacitor Ci.
Ri=R_{b1}||R_{b2}||\beta r_{e}
Neste caso, não foi possível medir o β do transistor no multímetro. Na parte “ON CHARACTERISTICS” do datasheet mostrado anteriormente, a faixa de ganho vai de 100 a 300, quando a corrente no coletor (I_{C}) é de 10mA. Pode-se considerar o ganho como 100. Calculando r_{e} e Ri.
r_{e}=\frac{26mV}{I_{E}}=\frac{26m}{7,81m}=3,329\Omega
R_{b1}||R_{b2}=\frac{R_{b1}\cdot R_{b2}}{R_{b1}+R_{b2}}=523\Omega
\beta\cdot r_{e}=332,9
Ri=\frac{523\cdot 332,9}{523+332,9}=203,42\Omega
Com a frequência de corte de 20Hz, a capacitância de entrada é:
Ci=39,119\cdot 10^{-6}F
O valor comercial mais próximo é de 47\cdot 10^{-6}F ou 47μF. Quanto maior a capacitância de Ci, menor será a frequência de corte. Abaixo é a equação para calcular a capacitância de Co.
Co=\frac{1}{2\pi \cdot f\cdot Ro}
A fórmula para calcular a resistência de saída vista pelo capacitor.
Ro=\frac{R_{b1}||R_{b2}}{\beta}
Ro=5,23\Omega
Co=1521,5\mu F
O valor comercial mais próximo é de 2200\mu F.
Amplificador coletor comum com transistor PNP
Neste projeto, é usado o transistor PNP 2N3906, cujo datasheet está neste link.
Calculando os resistores ligados à base do transistor
Usando o mesmo procedimento do projeto anterior, considerando as tensões negativas. A tensão de alimentação escolhida é de -9V. A tensão base-emissor (V_{BE}) é de -0,65V.
V_{B}=V_{BE}+\frac{V_{CC}-V_{BE}}{2}
V_{B}=-0,65+\frac{-9+0,65}{2}=-4,825V
V_{B}=\frac{R_{b2}\cdot V_{CC}}{R_{b2}+R_{b1}}
-4,825=\frac{-9\cdot R_{b2}}{R_{b2}+R_{b1}}
1,15R_{b1}=R_{b2}
Os valores comerciais de R_{b1} e R_{b2} são 1kΩ e 1,2kΩ, respectivamente. Calculando a resistência de Re, cuja a corrente no emissor (I_{E}) é de 15mA, um valor escolhido arbitrariamente.
V_{BE}=V_{B}-V_{E}
V_{E}=-4,175V
V_{E}=R_{E}\cdot I_{E}
R_{E}=278\Omega
O valor comercial é de 330Ω, resultando em uma I_{E} de -12,6mA. Calculando os valores de Ci e Co.
Ci=\frac{1}{2\pi f\cdot Ri}
Escolhi a frequência de corte f como 5000Hz.
Ri=R_{b1}||R_{b2}||\beta r_{e}
O \beta também pode ser considerado como 100.
r_{e}=\frac{26m}{\left| I_{E}\right|}=2,63\Omega
\beta r_{e}=263
R_{b1}//R_{b2}=\frac{1k\cdot 1,2k}{2,2k}=545\Omega
Ri=\frac{545\cdot 263}{545+263}=177,39\Omega
Ci=\frac{1}{2\pi 5000\cdot 177,39}=179,44\cdot 10^{-9} F
O valor comercial de Ci é de 100nF. Dimensionando Co.
Co=\frac{1}{2\pi f\cdot Ro}
Ro=\frac{R_{b1}//R_{b2}}{\beta}=5,45\Omega
Co=\frac{1}{2\pi 5000\cdot 5,45}=5,84\cdot 10^{-6}F
O valor comercial mais próximo é de 10μF.
Vídeo dos amplificadores coletor comum
No vídeo, o sinal azul é de entrada e o amarelo é de saída. O ganho deste tipo de amplificador é 1, portanto, o sinal de saída não é amplificado.
