Polarização em ponte

 Post 3   Polarização de transistor na prática - configuração em ponte

  Para polarizar um transistor perfeitamente é preciso usar muita matemática, conhecer as fórmulas de Thevenin, as leis de Kirchoff e ter os dados dos transistores e saber exatamente a corrente que se irá usar, etc. É conta até infarar e no final depois de tudo polarizado se não testar o circuito na prática ainda pode ocorrer de não funcionar perfeitamente acabar tendo que mudar algum valor de resistor na base da experimentação.

  Usando apenas um multímetro vagabundo, uma guitarra e amplificador pode-se polarizar um estágio pre amplificador de um transistor a ser usado em algum projeto apenas de ouvido.

  Como se faz

  Fixa-se um valor para R1 , este valor deve ser bem alto, no mínimo 470K, mas o ideal é entre 1M a 2M2. Pode até ser mais alto se precisar de impedância bem alta na entrada.

  Em seguida escolhe-se um valor para Rc entre 70 vezes a umas 150 vezes menor que R1 (umas 100 vezes é uma boa escolha). Geralmente os valores se situam entre 6K8 a 22K ou um pouco mais se R1 for muito alto.

  Escolhe-se então provisoriamente um valor para R2 que deverá ser umas 3 a 10 vezes menor que R1 (geralmente é umas 8 vezes menor). A tensão formada pelo divisor de tensão R1 e R2 na base do transistor não deve passar de 1/4 da tensão total da fonte, geralmente fica bem mais baixa que isso.

 

  Define-se o ganho que se quer no estágio e divide o valor de Rc escolhido pelo ganho que se quer ter, este valor será o valor de Re. Inicialmente é melhor não escolher um ganho muito alto para que não ocorra muita distorção do sinal (escolhe-se um ganho menor que 6 por exemplo). O valor de Re para outros ganhos pode ser mudado depois sem precisar mudar o restante.

  Escolhido os valores liga-se o circuito com uma guitarra como fonte de sinal, ajusta-se um valor final para R2 de forma a obter um som limpo.

  Mede-se a tensão entre emissor e terra, é bom que fique menor que 1V.

  Mede-se a tensão entre base e terra e esta deverá estar em torno de 0,7V maior que a tensão entre emissor e terra.

  Mede-se a tensão entre coletor e terra e esta tensão dependerá do valor do ganho beta do transistor usado e do ganho que se quer ter no estágio com o valor de Re escolhido.

  Por exemplo se o ganho escolhido for unitário ou pouco ganho (valor de Re próximo do valor de Rc), o valor da tensão no coletor estará próximo da tensão da fonte (pelo menos 1 volt a menos) sem fazer muita diferença qual o valor do beta do transistor.

  A medida que se puxa o ganho diminuindo o valor de Re a tensão no coletor vai diminuindo chegando a metade da tensão da fonte ou menor dependendo do ganho beta do transistor, enquanto maior o valor do beta do transistor mais cai a tensão no coletor. No entanto usar um transistor com valor de beta alto ou um com beta baixo só se notará alguma diferença na amplificação se for exigido um ganho altíssimo conseguido com um valor de resistor de emissor muito baixo (em torno de 100 ôhms). Assim a tensão em cima do coletor qualquer que seja não é tão importante desde que os valores de resistores foram encontrados e o estágio apresenta boa sonoridade.

   O ajuste principal para acertar o ponto ideal de funcionamento é o divisor de tensão entre R1 e R2, para isso é melhor ir experimentanto diferentes valores para R2 (entre 3 a 10 vezes menor que R1).

  Se os valores estiverem muito fora o transistor funcionará perto do ponto de saturação e o sinal sairá distorcido (como se estivesse falhando) mesmo com pouco ganho.

  Após ajustado os valores e a sonoridade estiver boa, é bom diminuir Re fazendo o circuito ter um ganho bastante alto (um ganho de 20 ou mais fazendo Re = Rc/20) para observar a sonoridade. Dependendo da sensibilidade do amplificador que estiver plugado o circuito o sinal poderá soar naturalmente distorcido. Pode-se ajustar novamente R2 de forma a tentar ter o sinal o mais limpo possivel, enquanto mais limpo soar com um ganho alto significa que mais bem ajustado está o circuito.

  A tensão na base do transistor deve estar sempre em torno de 0,7V maior que a de emissor, e a tensão de emissor sempre muito baixa (geralmente em torno de 0,7 as vezes até menos).

  Esta configuração é a configuração que permite o maior ganho possivel com um só transistor, fazendo o Re (chamado de resistor de realimentação) igual a 100 ôhms por exemplo se tem um altíssimo ganho de amplificação (pelo menos maior que a metado do beta do transistor). Logicamente o sinal poderá soar muito distorcido dependendo da sensibilidade do amplificador.

  Quando se quer um ganho muito alto no estágio deve se optar por um transistor de baixo nivel de ruido (BC549 ou BC550 por exemplo) e de preferência um que possua um valor de beta alto. Deve-se checar o valor do beta usando o multimetro pois um transistor de mesmo código o beta varia muito. Usando um valor de 100 ôhms para Re se tem praticamente o ganho máximo, sendo ligado em um amplificador com alta sensibilidade dá pra escutar o ruido hisssss do transistor e assim é possivel experimentar e escolher qual transistor apresenta menor nivel de ruido e reserva-lo para uma aplicação onde muita amplificação e baixo ruido seja exigido.

  O ruido hissss é causado pela agitação térmica nos átomos da liga de silício e suas impurezas (é mais ou menos isso). Acho que escolhem os códigos dos transistores dessa forma, é tudo uma merda só, a liga metálica ficou suja marca BC548, opa, essa liga ficou boa, marca BC549 (na China provavelmente é assim).

  Contudo este tipo de configuração não é melhor escolha em pré amplificação porque a polarização é bastante sensivel a mudanças de tensão. Se depois de tudo polarizado mudar um pouco o valor tensão da fonte o circuito poderá sair fora do ponto e ter que ajustar novamente.

  Outro detalhe é sobre o valor de Rc escolhido, enquanto menor o valor ali escolhido mais corrente o circuito consumirá, por isso não é bom que Rc seja menor que uns 4K7 a menos que na entrada do circuito for trabalhar com um sinal que já tenha uma corrente alta, o que não é o caso de sinais musicais de capatdores de guitarras, microfones e outros tipos de captação de áudio em geral.

  No desenho do circuito de exemplo, a tensão da fonte era de 9,6V. Tendo um ganho de tensão de aproximadamente 10 (15K / 1K5 = 10) foi medido mais ou menos:

  tensão na base = 1,49V , tensão no emissor = 0,76 , tensão no coletor = 2,8V com um transistor de beta = 450 (BC550)

  tensão na base = 1,1V , tensão no emissor = 0,56V , tensão no coletor = 3,95V com um transistor de beta = 250 (BC548).

  Trocando o resistor de emissor para 15K (ganho unitário) a tensão em cima do coletor subiu para 8,5V com os dois transistores permanecendo quase as mesma na base e no emissor.