Como fazer para manter o resistor de polarização R_c sem que este produza realimentação negativa sobre o transistor e diminua o ganho do amplificador?

Para solucionar essa questão, deve-se conectar um capacitor em paralelo com o resistor de emissor (R_E). Este componente é denominado capacitor de by-pass (ou desacoplamento).

Resumo da Resposta

A solução consiste em instalar um capacitor eletrolítico de grande valor capacitivo entre o emissor do transistor e o terra, em paralelo com R_E. Isso permite que o resistor continue funcionando para a polarização em corrente contínua (CC), enquanto elimina seus efeitos negativos sobre o ganho em corrente alternada (CA).

Explicação Didática

Este problema trata de um dilema comum no projeto de amplificadores transistorizados (como o estágio emissor comum):

1. O Papel do Resistor R_E:

• Estabilidade (CC): O resistor R_E é essencial para estabilizar o ponto de operação do transistor contra variações de temperatura e parâmetros do dispositivo (realimentação negativa CC).
• Problema (CA): Para sinais de entrada (CA), a presença de R_E cria uma queda de tensão que se opõe ao sinal de entrada, reduzindo drasticamente o ganho de tensão do amplificador (A_v \approx \frac{R_C}{R_E}).

1. A Solução do Capacitor:

• O comportamento de um capacitor depende da frequência do sinal aplicado. A reatância capacitiva é dada por X_C = \frac{1}{2\pi f C}.
• Em Frequência Zero (CC): A frequência f=0, logo X_C \to \infty. O capacitor age como um circuito aberto. Assim, a corrente de polarização é obrigada a passar pelo R_E, mantendo a estabilidade desejada.
• Em Frequência do Sinal (CA): Escolhe-se um valor de capacitância alto o suficiente para que X_C \ll R_E na frequência de trabalho. O capacitor age como um curto-circuito, desviando o sinal de saída do emissor diretamente para o terra.

1. Conclusão do Efeito:

• Para o sinal CA, o emissor fica efetivamente aterrado (terra AC), removendo a resistência R_E do cálculo do ganho.
• O ganho do amplificador retorna aos valores altos típicos (A_v \approx -g_m R_C), sem sacrificar a estabilidade térmica garantida pela presença física do resistor.