Ficha 02 · Diagnóstico de distorção, pré-amp de microfone e resposta em frequência

Grupo I · Diagnóstico de distorção (30 pts)

Um amplificador de emissor comum (VCC = 12V, RC = 4,7 kΩ, RE = 470 Ω, CE = 100 µF, RB1 = 100 kΩ, RB2 = 10 kΩ, β = 200) apresenta distorção grave na saída com um sinal de entrada sinusoidal de 50 mVp a 1 kHz.

O osciloscópio mostra que o sinal de saída é assimétrico: a semi-onda positiva está limitada (clipping), mas a semi-onda negativa está intacta.

Exercício 1 (15 pts)

a) Calcula o ponto Q actual (VB, VE, ICQ, VCEQ). (8 pts)

b) Identifica a causa do clipping assimétrico. (7 pts)

Exercício 2 (15 pts)

a) Propõe uma correcção ao divisor de tensão para centrar o ponto Q em VCEQ ≈ 6V, ICQ ≈ 1 mA. (10 pts)

b) Com o Q corrigido, calcula o ganho AC máximo sem distorção por clipping para o sinal de entrada. (5 pts)

Grupo II · Dimensionar pré-amplificador de microfone 40 dB (35 pts)

Microfone dinâmico: Vs = 2 mVrms (fala normal), Rs = 600 Ω. Requisitos: Ganho = 40 dB (×100), fL ≤ 100 Hz, fH ≥ 10 kHz, VCC = 9 V, transistor BC549C (β = 400, VBE = 0,7V, re mínimo ruído ≈ 50 Ω → ICQ ≈ 0,5 mA).

Exercício 1 · Componentes do estágio (20 pts)

a) Calcula RC para obter Av = –100 com ICQ = 0,5 mA. (5 pts)

b) Dimensiona a polarização (VE = 10% VCC): calcula RE, RB1, RB2. (10 pts)

c) Calcula CE para fL = 100 Hz e CC1 para fL = 100 Hz com a fonte. (5 pts)

Exercício 2 · Verificação do ganho e saída (15 pts)

a) Calcula a amplitude de saída com Vs = 2 mVrms. Verifica se não há clipping. (7 pts)

b) A saída do pré-amp liga a um mixer de entrada de 10 kΩ. Calcula o ganho real com esta carga. (8 pts)

Grupo III · Análise de resposta em frequência (35 pts)

Um amplificador EC tem as seguintes frequências de corte medidas no laboratório: - Condensador CC1 (acoplamento entrada): fC1 = 120 Hz - Condensador CE (bypass RE): fCE = 350 Hz - Condensador CC2 (acoplamento saída): fC2 = 80 Hz - Frequência de corte superior (transistor): fH = 85 kHz - Ganho de tensão na banda passante: Av = –68 (medido na faixa plana)

Exercício 1 (15 pts)

a) Qual é a frequência de corte inferior efectiva (fL) do amplificador? Porquê? (5 pts)

b) Qual é a largura de banda do amplificador? (5 pts)

c) Calcula o ganho em dB na banda passante e a frequências de f = fL e f = fH. (5 pts)

Exercício 2 (20 pts)

O amplificador deve ser adaptado para ter fL ≤ 20 Hz (qualidade de áudio Hi-Fi). Os componentes actuais são: CC1 = 4,7 µF, CE = 220 µF, CC2 = 10 µF, RS = 1 kΩ (resistência da fonte), Zin = 3 kΩ, RC = 4,7 kΩ, RL = 47 kΩ, re = 20 Ω.

a) Verifica qual condensador é responsável por cada frequência de corte (calcula fC para cada um). (12 pts)

b) Que alterações propões para obter fL ≤ 20 Hz? Calcula os novos valores. (8 pts)