Projecto · Amplificador de áudio de 2 estágios

Pré-amplificador + potência classe A — projecto, montagem, caracterização

⏱ Duração estimada: 10 horas (≈ 6 aulas) ↗ Referencial SNQ

Índice

Contexto
Especificações
Fases
Tabela de medições obrigatórias
Critérios de avaliação

Contexto

Cada grupo (2–3 alunos) projecta, monta e caracteriza um amplificador de áudio de 2 estágios: um pré-amplificador de entrada (emissor comum) seguido de um amplificador de potência classe A. O projecto integra toda a teoria da UC02845 e é testado com sinal de áudio real (telemóvel/tablet como fonte).

Produto final: amplificador funcional com resposta em frequência, ganho e distorção medidos, relatório técnico completo.

Especificações

Parâmetro	Estágio 1 (pré-amp)	Estágio 2 (potência)	Sistema total
Ganho Av	20–30 dB	10–15 dB	30–45 dB
Impedância entrada	> 10 kΩ	—	> 10 kΩ
Impedância saída	—	< 100 Ω	< 100 Ω
Frequência –3dB inf.	≤ 100 Hz	≤ 100 Hz	≤ 100 Hz
Frequência –3dB sup.	≥ 10 kHz	≥ 10 kHz	≥ 10 kHz
Carga de saída	—	Alto-falante 8 Ω	8 Ω
Potência de saída	—	≥ 50 mW	≥ 50 mW
VCC	12 V	12 V	12 V

Fases

Fase 1 · 2,5h

Projecto — estágio 1: pré-amplificador EC

Escolher ICQ (sugestão: 1–2 mA, β = 200–400)
Calcular re, RC, RE, RB1, RB2 para Av ≈ 25 dB (×18)
Dimensionar CC1, CC2, CE para fL ≤ 100 Hz
Calcular Zin e verificar Zin > 10 kΩ (ajustar se necessário)
Registar todos os cálculos e justificações

Folha de cálculo completa do estágio 1 (ponto Q, ganho, impedâncias, condensadores).

Fase 2 · 1,5h

Projecto — estágio 2: amplificador de potência classe A

Escolher transistor adequado (BD139, TIP31, 2N3055) — verificar Pd(max)
Calcular ICQ para classe A com RL = 8 Ω: ICQ = VCC/(2RL)
Calcular RC ou usar transformador de saída (opcional)
Dimensionar polarização e dissipador térmico
Calcular potência de saída máxima Pmax = VCC²/(8RL)

Folha de cálculo do estágio 2 + especificação do dissipador térmico.

Fase 3 · 2h

Montagem

Montar estágio 1 em breadboard; medir e verificar ponto Q antes de ligar estágio 2
Montar estágio 2; verificar VCEQ com multímetro
Ligar os dois estágios com condensador de acoplamento entre eles
Ligar alto-falante 8 Ω (ou resistência de 8 Ω / 5 W como carga)
Teste inicial: aplicar sinal de 100 mVp / 1 kHz; verificar sinal na saída com osciloscópio

Montagem física; fotos do circuito; ponto Q medido de cada estágio.

Fase 4 · 3h

Caracterização e medições

Realizar todas as medições da tabela abaixo com gerador de funções e osciloscópio.

Equipamentos: - Gerador de funções (sinusoide, 20 Hz a 50 kHz) - Osciloscópio (2 canais: entrada e saída em simultâneo) - Multímetro DC (pontos Q)

Tabela de medições completa; gráfico da resposta em frequência (escala log).

Fase 5 · 1h

Relatório e apresentação

Compilar resultados num relatório de 3–5 páginas
Comparar teoria vs medições; explicar desvios
Identificar a limitação dominante em frequência e propor melhoria
Apresentação oral de 5 min + demonstração com sinal de música

Relatório final + demonstração ao vivo com música.

Tabela de medições obrigatórias

Pontos DC (verificar polarização)

Ponto	Estágio 1	Estágio 2
VB (medido)	___ V	___ V
VE (medido)	___ V	___ V
VC (medido)	___ V	___ V
ICQ = VE/RE	___ mA	___ mA
VCEQ	___ V	___ V

Resposta em frequência (ganho AC total, Vin = 50 mVp, RL = 8 Ω)

Frequência	Vout (pico)	Ganho = Vout/Vin	Ganho (dB)
20 Hz	___ V	___	___ dB
50 Hz	___ V	___	___ dB
100 Hz	___ V	___	___ dB
200 Hz	___ V	___	___ dB
500 Hz	___ V	___	___ dB
1 kHz	___ V	___	___ dB
2 kHz	___ V	___	___ dB
5 kHz	___ V	___	___ dB
10 kHz	___ V	___	___ dB
20 kHz	___ V	___	___ dB
50 kHz	___ V	___	___ dB

Distorção (f = 1 kHz, amplitudes crescentes)

Vin (pico)	Vout (pico)	Forma de onda — observações
10 mV	___ V	___
50 mV	___ V	___
100 mV	___ V	___
200 mV	___ V	___
300 mV	___ V	___

Critérios de avaliação

Item	Peso	Descritores
Projecto estágio 1 (Fase 1)	20%	Cálculos correctos, Q centrado, condensadores dimensionados, Zin verificada
Projecto estágio 2 (Fase 2)	15%	Escolha de transistor adequada, dissipador calculado, Q classe A
Montagem (Fase 3)	15%	Organização, pontos Q dentro de ±15% dos valores calculados
Resposta em frequência (Fase 4)	25%	Tabela completa, gráfico Bode, fL e fH identificadas nas medições
Relatório e análise (Fase 5)	20%	Comparação teoria/medição, análise desvios, proposta de melhoria
Apresentação e demonstração	5%	Clareza, resposta a perguntas, amplificador funcional ao vivo