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amplificadores em cascata
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ESCN- Amplificadores de vários estágios

Índice pagínas

1 Introdução ............................................................................................................. 1

2 Objectivos ............................................................................................................. 1

2.1 Objectivos gerais ............................................................................................ 1

2.2 Objectivos específicos..................................................................................... 1

3 Amplificador de vários estágios ............................................................................. 2

3.1 Características do amplificador de vários estágios ........................................... 2

3.1.1 Ganho ...................................................................................................... 2

3.1.2 Resposta em frequência ........................................................................... 2

3.1.3 Número de estágios .................................................................................. 2

3.1.4 Imunidade ao ruido .................................................................................. 2

3.1.5 Tipos de acoplamento .............................................................................. 3

3.1.6 Acoplamento RC ..................................................................................... 3

3.1.7 Acoplamento por transformador ............................................................... 4

3.1.8 Acoplamento directo ................................................................................ 6

4 Circuitos eléctrico de um amplificador de “n” etapas ............................................. 7

Fig.5 Esquema equivalente de um amplificador de “n” etapas. .................................. 7

5 Parâmetros de interesse de um amplificador de “n” etapas ..................................... 8

6 Conclusões ............................................................................................................ 9

7 Bibliográfia ......................................................................................................... 10

ESCN- Amplificadores de vários estágios

Ubisse, Paulo Pedro Pagina 1

1 Introdução

Como é sabido um amplificador é um dispositivo electrónico que apresenta dois sinais,

um sinal de entrada e um sinal de saída. Cujo sinal de entrada é de menor amplitude e o

sinal de saída é de maior amplitude sem alteração das suas características iniciais. Como

um simples estágio amplificador, normalmente não é suficiente nas aplicações em

aparelhos receptores, transmissores e outros equipamentos electrônicos, é necessário

que estes tenham um ganho elevado. É possivel obter este efeito, pelo acoplamento de

vários estágios amplificadores.

O presente trabalho tem como tema amplificadores transistorizados de vários estágios

ou em cascata. E surge necessariamente como material de consolidação da cadeira de

electrónica analógica e electrónica aplicada.

No presente trabalho a analise é feita apenas usando dois estágios, o que já serve de

modelo geral para amplificadores de “n” estágios.

2 Objectivos

2.1 Objectivos gerais

 Abordar sobre os circuitos transistorizados de vários estágios bem como as suas

características, o tipo de acoplamento e o seu princípio básico.

2.2 Objectivos específicos

 Abordar sobre os amplificadores de vários estágios;

 Montar o amplificador de varios estágios;

 Caracterizar cada tipo de montagem;

 Descrever os seus parametros de interesse;

 Analisar os circuitos eléctricos e equivalentes;

 Garantir que o trabalho tenha ou sirva de base para o conhecimento e montagem

de um amplificador de vários estágios.

ESCN- Amplificadores de vários estágios

Ubisse, Paulo Pedro Pagina 2

3 Amplificador de vários estágios

Amplificadores de vários estágios ou em cascata ( ou ainda n etapas) é a associção de

“n” estágios de circuitos amplificadores, onde a saída de um amplificador é a entrada de

um outro estágios acoplados de diversas formas com o objectivo único de obter maior

ganho na saída.

3.1 Características do amplificador de vários estágios

As principais características que definem o desempenho de um amplificador com mais

de um estágio são:

 Ganho;

 Resposta em frequência;

 Número de estágios;

 Malha de realimentação;

 Distorção para grandes excursões de sinal;

 Tipo de acoplamento entre estágios;

 Imunidade a ruído.

3.1.1 Ganho

É o resultado que se deseja obter na saída de um amplificador. Este pode ser ganho de

tensão, ganho de corrente, e ou ganho de potência.

3.1.2 Resposta em frequência

Para um amplificador de um ùnico estágio, apresenta uma resposta em frequência que

pode ser dividida em três regiões: na região intermediária,também conhecida como

região de meia-faixa ou de frequências médias, no qual a amplificação e o atraso do

sinal são constantes bem como a sua desfasagem.

3.1.3 Número de estágios

Define o número de acoplamentos no qual o circuito é submetido. Ou seja o número

total de amplificadores.

3.1.4 Imunidade ao ruido

É a capacidade ou sensibilidade no qual o circuito amplificador é imune à interferências

externas que podem alterar as propriedades do sinal a ser amplificado;

ESCN- Amplificadores de vários estágios

Ubisse, Paulo Pedro Pagina 3

3.1.5 Tipos de acoplamento

Para os amplificadores de vários estágios ou em cascata os sistemas de acoplamento

princípais podem ser:

- Acoplamento RC (resistência-capacitância);

- Acoplamento a transformador;

- Acoplamento directo.

Para cada um dos acoplamentos, podem ser usados diferentes transistores em cada

estágio, ou seja TBJ-TBJ, FET-FET, TBJ-FET, FET-TBJ no primeiro e segundo estágio

respectivamente.

3.1.6 Acoplamento RC

A tensão CA (corrente alternada) na saída do primeiro estágio é aplicada ao terminal de

entrada do próximo estágio por meio de um capacitor de acoplamento. O sinal que sai

do primeiro estágio, desenvolve-se no resistor RB. O capacitor C3 e os resistores R3 e R4

constituem a rede RC de acoplamento entre os dois estágios.

Como é sabido, o capacitor tem a propriedade de bloquear a passagem de corrente

continua (CC) e deixar passar a corrente alternada(CA). Deste modo, o capacitor tem

como função:

 Isolar a tensão de CC presente no coletor do primeiro estágio, para que ela não

apareça na base do transistor do estágio seguinte, mantendo as condições de

polarização inalteradas;

 Transferir o sinal de um estágio para o outro.

Para que haja máxima transferência do sinal, é necessário que a sua reactância seja

suficientemente baixa a fim de que a transferência do sinal se faça sem perda e sem

distorção de fase. Donde pode-se analizar apartir da seguinte fórmula:

Xc =

=

Onde:

Xc = reactância capacitiva ;

= velocidade angular ( = 2 ;

C = capacitância.

Deste modo, possivél concluir que a reactância capacitiva é inversalmente proporcional

a capacitância. Assim sendo, se desejar diminuir a reactância, é necessário que a

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Ubisse, Paulo Pedro Pagina 4

capaidade seja elevada. A eficiência do amplificador acoplado mediante uma rede RC é

baixa, por causa da dissipação de potência de CC no resistor de carga.

Fig.1 Circuito eléctrico de dois estágios usando acoplamento RC.

3.1.6.1 Vantagens

 Oferece uma boaresposta de frequência;

 Simples confecção;

 Preço relativamente baixo.

3.1.6.2 Desvantagens

 Dificuldades em casar as impedâncias entre estágios;

 Apresenta grandes perdas quando usado em frequências muito baixas.

3.1.7 Acoplamento por transformador

A tensão de saída CA do primeiro estágio corresponde à queda de tensão no primeiro do

transformador e o sinal é transferido para o próximo estágio pelo secundário do

transformador. O enrolamento do primário do transformador (T1) é a impedância de

carga do colector do primeiro estágio. O enrolamento secundário de T1 desenvolve o

sinal de CA, para a base do transistor do segundo estágio e também age como caminho

de retorno de CC, da base.

Como não há resistor de carga de colector para dissipar potência, a eficiência do que a

amplificador acoplado a transformador se reduz,teoricamente para 50%.

ESCN- Amplificadores de vários estágios

Ubisse, Paulo Pedro Pagina 5

A reactância inductiva é dada pela seguinte fórmula:

XL =

Onde:

XL = reactância indutiva;

L = indutância.

Nota-se que a reactância inductiva é directamente proporcional a inductância. Assim

sendo é possível reduzir a sua reactância se reduzir-se a sua inductância.

Fig.2 Circuito eléctrico de dois estágios usando acoplamento por transformador.

3.1.7.1 Vantagens

 Isolação CC entre estágios;

 permite o casamento de impedância entre estágios.

3.1.7.2 Desvantagens

 Têm como principal desvantagem em termos de frequência e fase;

 Os transformadores são relativamente grandes e caros.

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3.1.8 Acoplamento directo

O acoplamento directo conciste na ligação directa da saída do primeiro estágio à entrada

do próximo estágio sem utilizar elementos de acoplamento. Este tipo de acoplamento é

utilizado em circuitos integrados onde não existe espaço disponível para capacitores ou

outros elementos de acoplamento.

Fig.3 Circuito eléctrico de um amplificador de dois estágios por acoplamento directo.

3.1.8.1 Vantagens

 O amplificador precisa de poucos componentes para a sua construção;

 Apresenta uma boa resposta em frequência cujo não é afectada pelos elementos de acoplamento;

 Máximo fidelidade de sinal.

3.1.8.2 Desvantagens

 O número de estágios que podem ser acoplados directamente é limitado;

 Difícil estabelecer o ponto de polarização estáctica para cada estágio, porque a tensão de saída CC de um estágio determina a tensão de entrada DC do estágio

seguinte.

ESCN- Amplificadores de vários estágios

Ubisse, Paulo Pedro Pagina 7

4 Circuitos eléctrico de um amplificador de “n” etapas

Fig.4 Circuito eléctrico de um amplificador de 5 estágios (Com capacitor)

5. Esquema equivalente de um amplificador de “n” etapas

Fig.5 Esquema equivalente de um amplificador de “n” etapas.

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5 Parâmetros de interesse de um amplificador de “n” etapas

Ganho de corrente (KIa)

 

 

 

n

d

KIaJKIanKIaKIaKIa I

nI KIa

1

...3.2.1 11

2

Ganho de corrente (KI)

 

 

 

n

J

KIJKInKIKIKI nIb

nI KI

1

...3.2.1 2

Resistência de entrada

)(Re ampnt = 11

1.1

11

11

RiRp

RiRp

I

V

 

Resistência de entrada )(ampRi

)(ampRi 1Ri em EC sem RE (amp) = hie

Ganho de tensão

 

 

n

J

KVaJKVanKVaKVa V

V KVa

1

...2.1 11

2

Resistência de saída )(ampRo

1

2 )(

I

V ampRo  na prática RcnRonampRo )(

Resistência de saída Rsaida

RLampRoRsaida //)(

Ganho de tensão )(KVas

 

 n

J

KVasJKVasnKIasKVasKVasKVas 1

...3.2.1

Ganho de Corrente KIas

 

 n

J

KIasJKIasnKIasKIasKIasKIas 1

...3.2.1

ESCN- Amplificadores de vários estágios

Ubisse, Paulo Pedro Pagina 9

6 Conclusões

No presente trabalho é possível concluir que cada tipo de acoplamento apresenta suas

vantagens e desvantagens, não só para boa transportação do sinal, é necessário que haja

casamento de impedâncias de modo a diminuir a distorção do sinal. Assim sendo, é

necessário que o estágio de entrada deve ter a impedância equilibrada com a da fonte de

sinal (microfone, antena etc); e o estágio final deve ter a impedância equilibrada com a

da carga(fone,alto-falante, linha de transmissão etc). Da mesma forma, a impedância de

saída de um estágio deve estar “casada” com a impedância de entrada do estágio

seguinte.

ESCN- Amplificadores de vários estágios

Ubisse, Paulo Pedro Pagina 10

7 Bibliográfia

 http://www2.joinville.udese.br/~dee2cjfa/Elal/Aulas/AmplificadoresdeMultipol

Estagios.pdf: 26/08/13 pelas 21h31;

 http://www.demic.gfee.unicamp.br/~elnatan/ee640/6a%20Aula.pdf; 26/08/13

pelas 21h34;

 Boylestad, Robert, Nashelsky,Louis, Electronic devices and circuit theory,

seventh edition;

 Malvino, electronica Volume I, 4a edição; Editora Pearson Education;

Conteúdo impar sobre AMPO foi me muito útil.
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