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Condensador de acoplamento

A Figura 2a mostra uma fonte de tensão alternada conectada a um condensador e uma resistência em série. Como a impedância do condensador é inversamente proporcional à frequência, o condensador bloqueia efectivamente a corrente contínua e deixa passar a corrente alternada. Quando a frequência for suficientemente alta a capacitância é muito menor que a resistência. Neste caso, quase toda a tensão alternada da fonte aparece aos terminais da resistência. Usado desta maneira, o condensador chama-se condensador de acoplamento, porque faz o acoplamento ou transmissão do sinal alternado à resistência. Os condensadores de acoplamento são importantes, uma vez que permitem acoplar um sinal alternado num amplificador sem perturbar o respectivo ponto Q.

Figura 2 : a) Condensador de acoplamento; b) O condensador é um curto-circuito em corrente alternada.

Para que um condensador de acoplamento trabalhe convenientemente, a sua capacitância à frequência mais baixa da fonte de tensão alternada deverá ser muito menor que a resistência. Por exemplo, se a frequência da fonte alternada variar de 20 Hz a 20 kHz, o pior caso ocorre a 20 Hz. Um projectista de circuitos escolherá um condensador cuja capacitância a 20 Hz seja muito menor que a resistência.

É considerada menor até que ponto? Por definição, temos:

Por palavras: a capacitância à frequência mais baixa de operação deverá ser, no máximo, 10 vezes menor que a resistência.

Quando se satisfaz a regra 10:1, a Figura 2a pode ser substituída pelo esquema equivalente da Figura 2b. Porquê? A amplitude da impedância na Figura 2a é dada por

Inserindo o pior caso nesta expressão obtém-se

Como a impedância à frequência mais baixa está dentro de metade de 1% de R, a corrente na Figura 2a é apenas metade de 1% menos que a corrente na Figura 2b. Dado que qualquer circuito bem projectado satisfaz a regra de 10:1, os condensadores de acoplamento podem ser aproximados a um curto-circuito em corrente alternada.

Uma última questão acerca dos condensadores de acoplamento: como a tensão contínua tem uma frequência igual a zero, a capacitância de um condensador de acoplamento é infinita à frequência nula. Portanto, serão usadas as duas aproximações seguintes para um condensador:

  • Na análise em corrente contínua (análise DC) o condensador está em circuito aberto;
  • Na análise em corrente alternada (análise AC) o condensador está em curto-circuito.

A Figura 3 resume estes dois conceitos.

Figura 3 : a) Circuito aberto em corrente contínua; b) Curto-circuito em corrente alternada.

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