Autopolarização - headroom aleatório!!

 Post 4  Polarização de transistor na prática - configuração autopolarização

  Como eu disse anteriormente a polarização em ponte não é muito boa de se usar porque ao mudar a tensão da fonte pode ocorrer da polarização sair fora do ponto. O que ocorre é que ao mudar a tensão da fonte a tensão na base e no coletor não variam na mesma proporção porque logicamente os valores de resistores na base e no coletor têm valores diferentes.

  Uma solução para este inconveniente é polarizar a base com o resistor de base (R1) ligado diretamente no coletor ao invés de diretamente na fonte, ou seja a tensão que irá na base será retirada do coletor, o resistor de coletor tem um valor muito menor tendo assim uma mais alta tensão ali suficiente para com um resistor alimentar a base. O circuito fica trancado, se alterar a fonte altera tudo na mesma proporção dando mais estabilidade.

  A desvantagem é a perda no ganho máximo de amplificação, com uma amplificação máxima (Re com um valor muito baixo) o ganho não chega mais perto do ganho beta do transistor e assim não importa se o transistor tem um beta alto ou baixo (não vai influenciar). O máximo de ganho conseguido não chega a 200 vezes (que já é bem alto).

  R1 ali chamado resistor de realimentação de base, tende a realimentar o sinal aplicado na base, porém este sinal tem a fase invertida o que tende a anular ou se opor a amplificação e isto impede de se obter o ganho máximo.

 Esta é a polarização mais usada, os valores dos resistores não vão diferenciar muito da polarização em ponte.

  R1 pode se situar entre uns 470K a 3M3 (ou mais), um valor alto (tipo 3M3) faz com que a impedância de entrada fique mais alta e isso tende a reforçar as altas frequências na amplificação (soa ligeiramente mais brilhante do que se usar por exemplo 470K). Pode-se tentar igualar aumentando R2 (o que aumentará mais ainda a impedância) pois R2 nessa posição ocorre justamente ao contrário tende a amenizar altas frequências (mas muito pouco).

  R2 não é de todo necessário estar ali, depende do circuito, porém é sempre bom ter um ali (ainda que com um valor mínimo) e seu valor pode variar entre no mínimo uns 470 ôhms até mais ou menos uns 100K. Pode ser chamado de resistor de amortização.

  Rc poderá ter um valor entre 4K7 (menor só se na entrada tiver um sinal com alta corrente) até uns 100k (se precisar de baixo consumo de corrente), ou seja mais ou menos a mesma proporção de valores entre R1 e Rc usado na polarização em ponte (polariza mais facil do que o circuito em ponte).

  O ganho de tensão ainda pode ser mais ou menos estipulado como sendo o valor de Rc/Re até um certo limite para Rc, haverá um certo ponto em que se aumentar Rc o ganho não aumenta mais.

  Se tivermos dois valores iguais para Rc e Re (e estes valores não forem muito baixos), teremos o ganho unitário. Nesta condição o sinal pode ser retirado também no emissor, muito útil quando se precisa ter dois sinais iguais em amplitude e com fases diferentes.

  Dependendo do circuito quando se quer o ganho máximo pode-se retirar Re e ligar direto ao terra, mas sempre é melhor ter um resistor de baixo valor ali ao invés de nada.

  Existe também a possibilidade de se colocar em paralelo com Re um capacitor quando se quer aumentar o ganho sem diminuir Re. O valor do capacitor também pode influenciar a frequência que se quer que amplifique mais, por exemplo com valor em torno de 1,5 nanofarays ( .15 ou 154) acentua-se amplificando as altas frequências mantendos as baixas no mesmo ganho, a partir de 10uF pra cima já amplifica a faixa inteira dos graves aos agudos.

  Nessa configuração as tensões na base, no emissor e no coletor podem variar muito dependendo dos valores escolhidos para R1, Rc e Re mas não dependerão do beta do transistor como ocorre na configuração em ponte (muda muito pouco).

  Com os valores de resistores no desenho as tensões ficaram 4,7V no coletor, 1,5V no emissor e 1,66V na base com a tensão da fonte de 9,6V com o ganho em torno de 3.

  Headroom aleatório

  Muito se fala em headroom, se fala que é melhor usar uma tensão de fonte sempre mais alta pra se ter mais headroom na amplificação. O tal headroom poderia significar a excursão da onda do sinal amplificado, no exemplo a excursão da onda (indo do pico negativo de tensão para o pico de tensão positivo) não passara de 4,7V que é a máxima tensão no coletor. Logicamente se a tensão da fonte for mais alta a de coletor também será mais alta o que permitiria uma excursão maior.

  Acontece que na maioria das vezes os sinais aplicados no circuito (do captador de uma guitarra por exemplo) tem um nivel baixissimo e ao ser amplificado sua excursão de onda poderá passar sem problema sem distorcer (ou seja sem deformar e sujar o sinal). Se é o caso do mesmo circuito dentro de um amplificador provavelmente o sinal poderá chegar já amplificado por algum pedal e ai o circuito precisar de ter um headroom maior (o que simplesmente significará ter uma tensão mais alta) para que o sinal continue limpo.

  Ter esse maior ou menor headroom ao se polarizar depende do projeto, ao se projetar a tendência é sempre tentar utilizar a menor tensão possivel e a menor corrente possivel tendo o máximo ganho e maior potência possivel.

  Assim muitos circuitos por ai que utilizam duas baterias por exemplo no intuito de se ter uma tensão mais alta com o propósito de se ter maior headroom, pode apenas ser uma mera propaganda ou exagero de cálculo pois o sinal aplicado nunca irá atingir o ponto que justifique o headroom exagerado. Há uma tendência moderna em se projetar circuitos usando míseros 5 volts enquanto muitos por ai propagam a ideia erronea que sempre é melhor ter um headroom maior.

  Assim “Headroom” é um termo inventado que não se mede nada, não existe medida pra ele e só complica, definem como sendo o ponto onde se começa a distorcer numa comparação entre amplificadores mais aleatória e descabida que se pôde inventar.