Amplificador emissor comum

Transistor amplificador emissor comum

Transistores são muito utilizados como amplificadores. Além da configuração amplificador emissor seguidor (que é um amplificador de potência) podemos utilizar um transistor na configuração amplificador emissor comum. Veja na imagem abaixo o transistor nesta configuração.

Amplificador emissor comum
Amplificador emissor comum

O nome emissor comum vem do fato do emissor do transistor fazer parte de ambos os circuitos de entrada e de saída. Ou seja, o emissor é comum a entrada e a saída do amplificador.

Os resistores R1 e R2 são os resistores de polarização, para manter a base em uma tensão adequada para a operação do transistor como um amplificador.

O resistor RE é chamado de resistor de degeneração. Sua função é limitar e linearizar o ganho do transistor. Veremos mais sogre o resistor de degeneração em um post futuro.

Por fim, o resistor RC é o resistor de coletor, que junto com RE controla o ganho do amplificador.

Para projetar o amplificador precisamos de algumas informações sobre o circuito:
* VCC Tensão de alimentação
* G Ganho desejado do amplificador

Para obter a maior amplitude de oscilação na saída, queremos que a tensão de coletor VC seja igual a metade da tensão de alimentação VCC.

VC = VCC / 2 = VCC – IC * RC
IC * RC = VCC / 2
RC = VCC / (2 * IC)

A resistência de emissor RE e a tensão de emissor definem a corrente de emissor, que é aproximadamente igual a corrente de coletor (IE ≈ IC).

VE = IE * RE
RE = VE / IE
RE = VE / IC

Como o ganho deste amplificador é aproximadamente (- RC / RE) e substituindo RC e RE obtidos acima, verificamos que o ganho do amplificador depende da tensão de alimentação e da tensão de emissor escolhida.

G = – RC / RE
G = – (VCC / (2 * IC)) / (VE / IC)
G = – VCC / (2 * VE)

No entanto, não podemos escolher VE muito baixo, pois isso faria o amplificador não se comportar de forma linear, devido ao transistor não ser linear.

Por isso, geralmente escolhemos uma tensão de emissor VE de no mínimo algumas centenas de milivolts, algo próximo da tensão base-emissor VBE do transistor.

VE > VBE / 2

Portanto, nesta configuração o amplificador possui um ganho limitado. Por exemplo, com alimentação 5V e fazendo VE = 0,5V obtemos um ganho de G = -10. (Veremos no exercício 2 como mitigar este problema.)

É claro que podemos aumentar o ganho livremente aumentando a resistência de coletor RC, desde que não seja necessária a amplitude máxima do sinal de saída.

Continuando com o projeto do amplificador, a corrente de base do transistor não deve afetar significativamente a tensão de base do transistor. Para isso precisamos escolher os resistores R1 e R2 pequenos o suficiente quando comparados com o resistor de emissor.

(R1 || R2) << RE * (hFE + 1)

Finalmente, para polarizar a base do transistor, precisamos fornecer a tensão de base correspondente. O divisor resistivo de R1 e R2 precisa reduzir a tensão de alimentação de VCC para a tensão de base VB necessária.

VB = VE + VBE
VB = VCC * R2 / (R1 + R2)

Exercício 1 (resolvido)

Projete um amplificador emissor comum com ganho -20, com alimentação de 24V.

1) Calculamos a tensão de emissor VE para obtermos o ganho G = -20 com VCC = 24V. Obtemos VE = 0,6V, que está próximo de VBE = 0,7V.

G = – VCC / (2 * VE)
VE = – VCC / (2 * G)
VE = -24 / (2 * -20) = 0,6V

2) Escolhemos a corrente de emissor IE = 1mA e calculamos a resistência de emissor RE = 600Ω. Escolhemos o valor comercial RE = 620Ω e recalculamos a corrente de emissor IE = 0,968mA.

RE = VE / IE = 600Ω
RE = 620Ω
IE = VE / RE = 0,968mA

3) A corrente de coletor IC é aproximadamente igual a corrente de emissor IE. Calculamos a resistência de coletor RC = 12,4kΩ e escolhemos o valor comercial RC=12kΩ.

IC ≈ IE = 0,968mA
RC = VCC / (2 * IC)
RC = 24 / (2 * 0,000968) = 12,4kΩ
RC = 12kΩ

4) O paralelo das resistências de bases R1 e R2 deve ser muito menor que a carga que a resistência de emissor RE causa na base. Consideramos hFE = 100.

(R1 || R2) << RE * (hFE + 1)
(R1 || R2) << 62,6kΩ
(R1 || R2) < 6,26kΩ

5) As resistências de bases devem dividir a tensão de alimentação para fornecer a tensão de base necessária.

VB = VE + VBE = 0,6 + 0,7
VB = 1,3V

VB = VCC * R2 / (R1 + R2)
R1 = R2 * (VCC/VB – 1)
R1 = R2 * 17,46

6) Escolhemos valores comerciais para R1 e R2 que satisfaçam a equação do paralelo e a razão entre as resistências. Escolhemos R2 = 6,2kΩ (primeiro valor comercial menor que o paralelo) e utilizamos a razão 17,46 para calcular o valor R1 = 108kΩ, escolhendo o valor comercial R1 = 110kΩ. Isso nos dá uma tensão de base VB = 1,28V, próxima ao valor desejado.

R2 = 6,2kΩ
R1 = 110kΩ
VB = 24 * 6,2k / (110k + 6,2k) = 1,28V

Amplificador do exemplo 1
Amplificador do exemplo 1

Exercício 2

Projete um amplificador utilizando um transistor configurado como emissor comum. Queremos que um sinal de entrada de 25mV pico-a-pico seja convertido em um sinal com 90% da tensão de alimentação pico-a-pico. A fonte de alimentação é de 12 volts.

Dica: Para aumentar o ganho CA utilize dois resistores em série no emissor, um deles com um capacitor em paralelo. Para sinais CA o capacitor será um curto, o que diminui a resistência de emissor, aumentando o ganho.

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Autor: Djones Boni

Engenheiro Eletricista e Eletrônico. Professor de Engenharia Eletrônica na UTFPR Toledo. Interesses: Sistemas eletrônicos embarcados e de tempo real.

8 comentários em “Amplificador emissor comum”

  1. Boa noite, meu nome é Herbert, sou estudante e estou vendo essa parte de amplificadores no momento, tenho uma duvida… no exercicio 1, como ficaria o desenho do diagrama desse projeto?

    Se puder ajudar eu agradeço desde ja.
    Grande abraço.

    1. Olá, Herbert!
      O projeto acima é para o amplificador emissor comum mostrado logo no início do post.
      Basta ver que a tensão de alimentação é VCC=+24 V e os valores dos resistores R1, R2, RE e RC no texto.
      Para facilitar coloquei uma imagem logo após o fim do exercício.
      Abraço!

      1. Agora deu certo. Djones Boni, muito obrigado esse projeto vai me ajudar muito pra meu trabalho de eletrônica da universidade, Parabéns pelo seu site e obrigado por compartilhar seu conhecimento.

          1. Estou tentando fazer com ganho de -380 mas não passa de 301 como devo proceder estou usando o beta como 325 e 12v.
            Agradeço desde já pelo atenção!

          2. O projeto funciona do mesmo jeito.
            A partir de um certo ponto as simplificações consideradas não são mais válidas e o valor do ganho projetado difere do que obtemos na prática.
            Enquanto maior o ganho mais difícil fica o projeto.

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