Post 81 - Desenhando um pré com transistores - Cálculo diferente - parte 2

Exemplo de cálculo 

    Inicialmente pode-se estimar uma tensão de entrada como referência apenas, pois um resistor de armortização R1 (stopper) é obrigatóriamente usado na entrada do circuito. Este resistor stopper dosa a tensão de sinal para cada tipo de aparelho que será usado na entrada. 

    Exemplos aproximados: capsula magnética de toca disco 2mV (valor pequeno para R1), guitarra 30mV (valor medio para R1) entrada de linha 350mV (valor maior para R1).

    O valor do resistor R1 deverá ser calculado depois de forma que reduza a tensão para a tensão estimada (ou próxima dela). R1 aqui inicialmente no desenho será considerado como zero ôhms, ou seja, R1 será desprezado.

    Estimando 10mV para um pré de guitarra. Então qualquer que seja a tensão gerada nos captadores o Rstopper será calculado e forma a reduzir para em torno dos 10mV e assim não saturar a saida no final.

    A potência produzida nos captadores (ou cabeças de tape gravadores, captadores de toca disco, etc) é sempre pequena e desconhecida então estima-se uma corrente bem acima para se ter folga de potência (P = VI), supondo uns 300uA (muito mais que suficiente).

    A amplificação em Q1 deverá ser muito alta então a corrente no coletor de Q1 poderá ser os 300uA (microA) propostos multiplicado pelo beta (hfe ≈ 200) do transistor apenas para efeito de cálculo.

  IRcQ1 = 0,0000003A x 200 = 0,00006A ( 60mA)

  Cálculo em Q2

    Aqui já se poderia calcular a polarização de Q1 independente de Q2 (e depois calcular Q2 independente) mas será feito de traz pra frente calculando Q2 primeiro (igual é feito em amplificadores de potência).

    Tem-se então os 60mA no coletor de Q1 e automaticamente na base de Q2. Como em Q2 a amplificação será pequena (um ganho pequeno) não se usa o beta aqui. Apenas estima-se uma corrente para o coletor de Q2 bem maior (no mínimo uma 10 vezes mais), estimando por exemplos 15 vezes mais.

      IRcQ2 = 15 x 60mA = 900mA

  Propondo uma tensão DC da fonte de 12V, então como explicado no post73 e 77 tem-se:

      Tensão em Rc = 12V/2 + 0,7V + 0,7V = 7,4V

      RcQ2 = 7,4V / 0,0009A = 8222Ω ≈ 8K2

    Assim 8K2 será o valor escolhido para o coletor, a tensão DC final no coletor poderá variar um pouquinho dependendo do valor de Re escolhido para o ganho que se quer pela simples relação Rc/Re.

   Estimando que se quer um ganho de 5 vezes em Q2

  Rc/Re = 5 então Rc/5 = Re sendo Re = 8200 / 5 = 1640 = 1K6 ≈ 1K8 valor encontravel.

    Como o circuito é autopolarizavel, Rb poderá ter uma gama variavel de valores que não altera o funcionamento (precisa apenas ser maior no mínimo umas 3 ou 4 vezes que Rc). O valor poderá ser estimado depois do cálculo de Q1.

  Cálculo em Q1

    Tem-se o IRcQ1 de 60mA então o valor de Rc será:

     RcQ1 = 7,4V / 0,00006 = 123333 ≈ 120K

  O ganho neste primeiro estágio deve ser bem alto, estimando umas 100 vezes:

     Re = Rc/200 (de acordo com a tabela no post77), Re = 120000/200 = 600Ω (o valor comercial encontravel será 560Ω).

  Falta então encontrar um valor para Rb que satisfaça Q1 e Q2.

  O valor de Rc em Q1 é de 120K, se for feito o valor de Rb umas 50 a 100 vezes maior iria para a casa dos megaohms o que barraria muito a realimentação do sinal quando colocado no emissor de Q2. Tendo pouca realimentação negativa os 10mV estimados para o sinal de entrada deveria ser muito diminuido o ou circuito iria distorcer demais.

  Assim é melhor basear o valor de Rb referente ao Rc de Q2 sempre. Em Q2 tem-se Rc = 8K2 então fazendo Rb umas 50 vezes maior tem-se Rb = 8k2 x 50 = 410K

  410K é cerca de 3,5 vezes maior que RcQ1 e já satisfaz Q1 e Q2. O valor de 470K poderá ser usado.

  O valor de Rb não é crítico e pode ser outro dentro de um certo limite que satisfaça Q1 e Q2.

    No cálculo foi usado a tensão DC de alimentação como sendo 12V. Como o circuito é autopolarizavel mesmo que se troque o valor da tensão da fonte o circuito se mantem estavel com pouca alteração no valor do sinal amplificado na saida (aumenta pouca coisa se a tensão da fonte for maior).

   Em 12V foi usado 7,4V no cálculo dos resistores de coletor (Rc) de acordo com o explicado no post77, no circuito final no entanto ao se medir as tensões, em Q2 estará próximo desse valor, mas em Q1 o valor será bem mais baixo (em torno de 1,4V) o que não importa pois o circuito é autopolarizavel. Foi feito dois cálculos separados, um em Q1 e outro em Q2.

   Se o cálculo for feito da maneira digamos acadêmica correta fica bem mais complicado e dificil. Está é uma maneira práica.