A base comum é uma configuração pouco conhecida para amplificadores usando o BJT. Este tipo é usado em altas frequências.
Link para o post sobre o funcionamento do transistor BJT.
Funcionamento do BJTClique aqui
Amplificador base comum com transistor NPN
Primeiro, deve ser definido o transistor, neste projeto foi usado o BC548, que tem vários datasheets que podem ser encontrados neste link. A tensão de alimentação (VCC) foi escolhida arbitrariamente como 15V. Quanto à impedância de entrada, que deve ter um valor baixo, foi considerada como 50Ω.
Definindo os resistores de emissor e coletor
O valor da resistência no emissor (Re) foi escolhido como 2,2kΩ. Abaixo é a equação da impedância de entrada para amplificadores base comum.
Zi=\frac{Re\cdot r_{e}}{Re+r_{e}}
50=\frac{2200\cdot r_{e}}{2200+r_{e}}
r_{e}=51,1\Omega
Encontrando o valor da corrente do emissor.
r_{e}=\frac{V_{T}}{I_{E}}
I_{E}=\frac{26m}{51,1}=0,508mA
Calculando as tensões no emissor (V_{E}) e na base (V_{B}). Sabendo que a tensão base-emissor (V_{BE}) é de 0,7V.
V_{E}=Re\cdot I_{E}=22k\cdot 0,508m=1,1176V
V_{BE}=V_{B}-V_{E}
V_{B}=1,876V
O valor da tensão no coletor (V_{C}) é arbitrário. Porém, este deve ser maior que V_{B}, senão o circuito não vai amplificar o sinal. Conforme foi explicado na primeira parte da polarização do BJT. Escolhi o valor de V_{C} como 7,5V, metade de VCC. Pode-se considerar as correntes de coletor (I_{C}) e emissor (I_{E}) como aproximadamente iguais.
I_{E}\simeq I_{C}=0,508mA
Rc=\frac{VCC-V_{C}}{I_{C}}=14,76k\Omega
O valor comercial mais próximo é de 15kΩ. Na base comum, a impedância de saída (Z_{o}) tem o mesmo valor de Rc.
Definindo os resistores da base
Usando a equação do divisor de tensão.
V_{B}=\frac{Rb2\cdot VCC}{Rb2+Rb1}
1,876=\frac{Rb2\cdot 15}{Rb2+Rb1}
Rb1=6,996\cdot Rb2
Considerando Rb2 como 1kΩ, Rb2 é igual a 6,996kΩ. O valor comercial mais próximo disponível é de 8,2kΩ.
Calculando os capacitores
A equação para calcular o valor do capacitor de entrada.
f=\frac{1}{2\pi \cdot Ci\cdot Zi}
A impedância de entrada Zi é de 50Ω e o valor arbitrário da frequência é de 100kHz.
Ci=\frac{1}{2\pi fZi}=\frac{1}{2\pi \cdot 10^{5}\cdot 50}=31,83nF
O valor comercial disponível mais próximo é de 47nF, que dá uma frequência de corte de 67,7kHz. Também pode-se usar um de 33nF. Dimensionando o capacitor na saída, onde a impedância de saída (Zo) é de 15kΩ.
Co=\frac{1}{2\pi fZo}=\frac{1}{2\pi \cdot 10^{5}\cdot 15000}=106pF
O valor comercial é de 100pF. Calculando o capacitor de bypass Cb, a frequência de corte foi escolhida arbitrariamente como 500kHz.
Cb=\frac{1}{2\pi fRb2}=\frac{1}{2\pi \cdot 5\cdot 10^{5}\cdot 10^{3}}=318pF
O valor comercial é de 270pF, que dá uma frequência de corte de 589,4kHz.
Amplificador base comum com transistor PNP
O BJT usado é o BC558, cujo datasheets estão neste link. A impedância de entrada (Zi) novamente é de 50Ω e a tensão de alimentação VCD é de -20V.
Calculando os resistores
O Re foi escolhido como 1,8kΩ.
Zi=\frac{Re\cdot r_{e}}{Re+r_{e}}
50=\frac{1800\cdot r_{e}}{1800+r_{e}}
r_{e}=51,4\Omega
Encontrando a corrente de coletor. Com o transistor PNP, tem um valor negativo.
r_{e}=\frac{V_{T}}{\left| I_{E}\right|}
\left| I_{E}\right|=\frac{26m}{51,4}=0,506mA
Calculando as tensões nos terminais do BC558. Como o transistor é PNP, as tensões devem ser negativas.
V_{E}=Re\cdot I_{E}=-0,9108V
V_{BE}=V_{B}-V_{E}
-0,7=V_{B}+0,9108
V_{B}=-1,6108V
O valor de V_{C} é arbitrário, mais deve ser menor que V_{B}, pois este é um amplificador PNP. V_{C} é igual a -10V, metade da tensão de alimentação. Calculando a resistência do coletor.
Rc=\frac{VDC-V_{C}}{I_{C}}
I_{E}\simeq I_{C}=-0,506mA
Rc=\frac{-20+10}{-0,506m}=19,7k\Omega
O valor comercial de Rc é de 22kΩ e é igual a impedância de saída Zo. Calculando os resistores da base.
V_{B}=\frac{Rb2\cdot VCD}{Rb2+Rb1}
-1,6108=\frac{-20\cdot Rb2}{Rb2+Rb1}
-1,6108\cdot Rb1=-18,3892\cdot Rb2
Valor arbitrário: Rb2=1kΩ.
Rb1=11,41k\Omega
O valor comercial de Rb1 é 12kΩ.
Calculando os capacitores
Definindo o capacitor de entrada (Ci) arbitrariamente como 10nF e calculando a frequência de corte f.
f=\frac{1}{2\pi \cdot Ci\cdot Zi}=\frac{1}{2\pi \cdot 10^{-8}\cdot 50}=318,3kHz
Calculando o capacitor de saída Co.
f=\frac{1}{2\pi \cdot Co\cdot Zo}
Co=\frac{1}{2\pi \cdot 318,3\cdot 10^{3}\cdot 22\cdot 10^{3}}=22,7pF
O valor comercial é de 22pF. Dimensionando o capacitor de bypass Cb, a frequência de corte é de 1MHz.
Cb=\frac{1}{2\pi f\cdot Rb2}=\frac{1}{2\pi \cdot 10^{6}\cdot 10^{3}}=159pF
O valor comercial de Cb é 150pF. O amplificador completo abaixo.
Vídeo dos amplificadores base comum
O amplificador base comum deve receber um sinal com amplitude bem baixa, senão o sinal de saída ficará saturado e terá um formato diferente do sinal de entrada. Azul=entrada e amarelo=saída.
