PSI2306: Eletrônica. - Analisar e projetar circuitos com Amplificadores Operacionais (AOs) considerando as limitações de desempenho reais dos AOs.

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1 PSI2306: Eletrônca Aofnal destecursoocêdeeráestaraptoa: - Analsare Projetaramplfcadorescom transstoresbpolarese FET! consderandoosrequstosde ganho(de tensão, corrente), mpedânca(de entrada/de saída) e a resposta em frequênca - Analsar e projetar crcutos com Amplfcadores Operaconas (AOs) consderando as lmtações de desempenho reas dos AOs. - Identfcaras prncpasconfguraçõesde amplfcadoresde potênca e explcar suas característcas fundamentas - Explcar e empregar concetos de realmentação negata para ajustar alores de ganho, mpedânca e resposta em frequênca de amplfcadores de um modo geral 1

2 2007 Pearson Educaton do Brasl (Tradução). 2

3 PSI 2306 Eletrônca Programação para a Prmera Proa Atéa prmeraproaocêdeeráestaraptoa: - Analsare Projetaramplfcadorescom transstoresbpolarese FET! consderandoosrequstosde ganho(de tensão, corrente), mpedânca(de entrada/de saída) e a resposta em frequênca - Analsar e projetar crcutos com Amplfcadores Operaconas (AOs) consderando as lmtações de desempenho reas dos AOs - Identfcaras prncpasconfguraçõesde amplfcadoresde potênca e explcar suas prncpas característcas - Explcar e empregar concetos de realmentação negata para ajustar alores de ganho, mpedânca e resposta em frequênca de amplfcadores de um modo geral 3

4 Amplfcadores com Transstores Aula 1 4 4

5 PSI 2306 Eletrônca Programação para a Prmera Proa 5

6 1ª Aula: Resão do TBJ (prncípo de operação e polarzação) e ntrodução ao seu uso como amplfcador Aofnal destaaula ocêdeeráestaraptoa: - Explcar o prncípo de funconamento do TBJ (resão) - Identfcar, explcare utlzaras expressõesde correntede um TBJ (resão) - Analsare projetarcrcutosde polarzaçãoparatbjs(reg. atae saturação)- nodade, ocê já fez para FET - Explcar o prncípo de amplfcação em TBJs - Explcaro papeldatranscondutâncade TBJse FETs na determnação dos parâmetros de amplfcação 6

7 O Transstor Bpolar de Junção (npn) 7

8 O Transstor Bpolar de Junção (pnp) 8

9 Modos de Operação Tabela 5.1 MODOS DE OPERAÇÃO DO TBJ. Modo Corte Ato Saturação Ato Reerso JEB Reersa Dreta Dreta Reersa JBC Reersa Reersa Dreta Dreta INDEPENDE SE NPN OU PNP!!! 9

10 O Transstor Bpolar j BE dr. pol. e j BC re. pol. (modo ato) 10

11 As correntes no emssor e no coletor In 11

12 A dstrbução de portadores mnortáros n p (0) n p0 e BE / V T I n I n A E qd n dn p (x) dx A E qd n n p (0) W 12

13 13 T BE T BE T BE T BE T BE V S V A n E V p n E V p n E n C V p n E p n E p n E n e I e W N n qd A e W n qd A W e n qd A I I W e n qd A W n qd A dx x dn qd A I / / / / / (0) ) ( T BE V p p e n n / 0 0) ( sendo I S a corrente de saturação A corrente no coletor + A n n D p p S N L D N L D Aqn I 2 lembrem, no dodo In

14 Um modelo para o Transstor NPN na regão ata C E I S e / BE V T ( ) BE VT I /α / e S BE Modelo (npn) para grandes snas na regão ata! 14

15 O Transstor Bpolar j BE dr. pol. e j BC re. pol. (modo ato) 15

16 Adequando Modelos C E I S e / BE V T ( ) BE VT I /α / e S I SE F modo ato 16

17 Alguns modelos para o Transstor NPN na regão ata Modelos (npn) para grandes snasna regão ata! 17

18 Expressões para as Correntes em um Transstor Bpolar na Regão Ata C I S e BE /V T B E C β C α I S β e BE /V T I S e BE /V T α Para Slíco temos: Nota: Para o transstor pnp, substtua BE por EB E C α E B (1 α) E β + 1 C β B E (β + 1) B α β β α 1 α β + 1 E C + B β I βi α I β + 1 VBE/ V T I I e V T tensão térmca kt/q 25 mv a temperatura ambente BE C B E C 0, 7V S 18

19 Exemplo 5.4: Consdere o crcuto mostrado na Fgura 5.34(a), o qual está redesenhado na Fgura 5.34(b) para lembrar ao letor da conenção empregada no decorrer deste lro para ndcar as conexões das fontes cc. Desejamos analsaressecrcutoparadetermnartodasas tensõesnodase correntesdos ramos. Vamossuporque βéespecfcadocom um alor de 100. β 100 I s? V s? 19

20 Exemplo 5.4 suponho modo ato, β 100 -> I s? V s? OBS: normalmente se nca a análse com a malha B-E pos JCB repol e JCB drpol BE 0, 7V E C + B β I βi α I β + 1 VBE/ V T I I e C B E C S 20

21 Exemplo 5.5 β> 50 -> I s? V s? BE 0, 7V E C + B β I βi α I β + 1 VBE/ V T I I e C B E C S Suponho modo ato, com JCB repol e JEB drpol TBJ saturado!! Exemplo

22 Modos de Operação Tabela 5.1 MODOS DE OPERAÇÃO DO TBJ. Modo Corte Ato Saturação Ato Reerso JEB Reersa Dreta Dreta Reersa JBC Reersa Reersa Dreta Dreta INDEPENDE SE NPN OU PNP!!! 22

23 Na regão de saturação / C ISe C β B E C + B V BE 0, 7V V sat β FORÇADO BE V T CE 0, 2 V Csat B Regão Ata 0,7V 0,2V Regão Saturação 23

24 Na regão de saturação Assuma ncalmente ata (se nnguém falar nada) Confra se ata ou saturação Se saturação, refaça, consderando as seguntes expressões: E C + B V BE 0, 7V V sat β CE 0, 2 FORÇADO V Csat B 0,7V 0,2V Sempre confra ao fnal se ata ou saturação 24

25 Exemplo 5.5 Na regão de saturação β> 50 Is? Vs? E C + B V BE 0, 7V V sat β CE 0, 2 FORÇADO β FORÇADO V Csat 0,96 0,64 B 1,5 Csat 0,7V 0,2V 25

26 Exercíco 5.5 β> 50 -> Is? Vs? suponho modo saturação, pos JCB drpol e JCB drpol + E C B BE CE 0, 7V 0, 2V 26

27 Exemplo 5.10 Desejamos analsar o crcuto abaxo para determnar todas as tensõesnodase todasas correntesnosramos. Suponha β 100. V R BB BB + 15 R ( R B1 B1 // R RB2 + R B2 B ) (100k //50k) + 5V 33,3k Ω Théènn 27

28 Exemplo 5.10 Desejamos analsar o crcuto abaxo para determnar todas as tensões nodase todasas correntesnosramos. Suponha β 100. V BB I B R BB + V BE + I E R E I E I B I E β , (33, 3/ /101) 1, 29 ma R BB I E I B V BB V BE R E + R BB /(β + 1) [ ] 1, , 0128 ma V BB V B V BE + I E R E 0, 7 + 1, , 57 V I C αi E 0, 99 1, 29 1, 28 ma V C +15 I C R C 15 1, , 6 V Isso mplca que o potencal no coletor está mas alto do que a base de 4,03 V, portanto, o transstor está no modo ato 28

29 Exemplo 5.10 Desejamos analsar o crcuto abaxo para determnar todas as tensões nodase todasas correntesnosramos. Suponha β

30 5.6 O Transstor TBJ como Amplfcador 30

31 Crando um Modelo para Pequenos Snas para o Transstor TBJ regão ata 31

32 Crando um Modelo para Pequenos Snas para o Transstor TBJ: A transcondutânca Entrada: BE VBE + be Saída: C IC + c BE/ V I e T C S I e I e e I e ( V + )/ V VBE / VT / V / V C S S C Expandndo BE be T be T be T e / V be T em sére de Taylor: 2 be/ V T be be e K 2 VT 2VT 2 be/ V T be be C ICe IC K 2 VT 2VT 2 I 1 + se << ou << 2V be be be C C 2 be T VT 2V V T T 10mV be < 32

33 Crando um Modelo para Pequenos Snas para o Transstor TBJ: A transcondutânca Entrada: BE VBE + be Saída: C IC + c BE/ V I e T C S be C IC 1 + Se be < 10mV VT be be C IC + c IC 1 + IC + IC VT VT IC IC C IC + be e c be V V T c IC g ouseja, g V be T m c m be T 33

34 Crando um Modelo para Pequenos Snas para o Transstor TBJ: A transcondutânca IC gm VT g c m be na forma lnearzada I + I C C C be VT : 34

35 Crando um Modelo para Pequenos Snas para o Transstor TBJ: A transcondutânca g FET Pequenos Snas d Bpolar Pequenos Snas DS W gm k n..( VGS Vt) L GS be < 10mV g d m gs 35

36 Amplfcadores com Transstores Aula

37 PSI 2306 Eletrônca Programação para a Prmera Proa 37

38 2ª Aula: Estudo de Amplfcadores com TBJ Crando Modelos para Pequenos Snas para o TBJ Aofnal destaaula ocêdeeráestaraptoa: - Explcar os prncpas parâmetros que defnem um crcuto amplfcador(ganhos e mpedâncas) - Construr modelos para pequenos snas para o transstor TBJ - Analsar e projetar crcutos de polarzação empregando modelos para pequenos snas para o TBJ - Esboçaras formasde ondaemcrcutosamplfcadoresbáscoscom TBJ 38

39 O Modelo para Pequenos Snas para o Transstor TBJ: a resstênca r π be < Bpolar Pequenos Snas 10mV b 0!!! resstênca entreb ee estabelecer uma relação entre I g r 1 C m b be be βvt β be b C C C c C be B VT e (resstênca) I I + I + e B I I 1 I + + β β β βv C c C C T π be β g m C β r be π b 39

40 O Modelo para Pequenos Snas para o Transstor TBJ: a resstênca r π g FET Pequenos Snas d Bpolar Pequenos Snas DS W gm k n..( VGS Vt) L GS be < 10mV g d m gs 40

41 O Modelo para Pequenos Snas para o Transstor TBJ: a resstênca r π Bpolar Pequenos Snas Bpolar Pequenos Snas be < be 10mV r π b gmbe gmr π b Fgura 5.51 β g g r g β m be m π b m b b gm r β g m π be < 10mV 41

42 Fgura

43 Exemplo 5.14: Desejamos analsar o crcuto abaxo (Fg.5.53.a) para determnar seu ganho de tensão. Suponha β 100 Estratéga de análse: 1. Determne o pontode operaçãoccdo TBJ e empartcular o alor dacorrenteccde coletor, I C 2. Calcule os alores dos parâmetros do modelo para pequenos snas: g m I C /V T e r π β/g m 3. Elmneas fontesccsubsttundocadafonteccde tensãopor um curto-crcuto e cada fonte cc de corrente por um crcuto aberto. 4. Substtua o TBJ por um dos seus modelos equalentes. Embora qualquer um dos modelos possa ser utlzado, um deles dee ser masconenentedependendodo crcutoa ser analsado. Fg.5.53.a 5. Analseo crcutoresultanteparadetermnaras grandezasde nteresse(porexemplo, ganhode tensão, resstêncade entrada). 43

44 Exemplo 5.14: Desejamos analsar o crcuto abaxo para determnar seu ganho de tensão. Suponha β Determne o pontode operaçãoccdo TBJ e empartcular o alor dacorrenteccde coletor, I C (com 0) O O Fg.5.53.a Fg.5.53.b 44

45 Exemplo 5.14: Desejamos analsar o crcuto abaxo para determnar seu ganho de tensão. Suponha β Calculeosaloresdos parâmetrosdo modeloparapequenossnas: g m I C /V T e r π β/g m 3. Elmne as fontes cc substtundo cada fonte cc de tensão/corrente por curto-crcutos/crcutos abertos 4. Substtua a TBJ por um dos seus modelos equalentes 3. elmnação de fontes cc 2. parâmetros gm IC / VT 2, 3mA/ 25mV 92mA/V rπ β / g m 100/ 92mA/V 1, 09 kω O 4. modelos 45

46 Exemplo 5.14: Desejamos analsar o crcuto abaxo para determnar seu ganho de tensão. Suponha β Analseo crcutoresultanteparadetermnaras grandezasde nteresse(porexemplo, ganhode tensão, resstêncade entrada). g m 92mA/V e r π 1, 09 kω O A A rπ g R be R + r O m be C Carga Carga O Carga rπ R + r BB BB π g R π m C 1, 09 V 92m 3k 2, , 09 V 46

47 Exemplo 5.14: Desejamos analsar o crcuto abaxo para determnar seu ganho de tensão. Suponha β Analseo crcutoresultanteparadetermnaras grandezasde nteresse(porexemplo, ganhode tensão, resstêncade entrada). Bpolar FET rπ 1,09 be 0, 011 r + R 101,09 o A π g m be BB R C o c arga c arga 92 0, ,04 3,04V/V ondeo snalmenosndcauma nersão de fase. 47

48 Exemplo 5.15: A fm de nos habtuarmos mas um pouco com a operação de amplfcadores com transstor, amosconsderaras formasde ondaemárospontosdo crcutoanalsadono exemploanteror.para ssosuponhaquetem umaforma de ondatrangular. Determne prmeroa ampltude máxmapermtdaa. Depos, com a ampltude de emseualor máxmo, determne as formasde ondade B(t), BE(t), C(t) e C(t). Umarestrçãoàampltude do snal éa aproxmaçãoparapequenossnas, a qualestpulaquebenão deeexcedercercade 10mV. Se tomarmos be comoumaondatrangular de 20mV de pcoa pcoe trabalharmos de trás para frente, a Equação(4.49) pode ser usada para determnar o alor máxmo de pcopossíelpara, ˆ V ˆ V be 0, 011 0, 91 V Para erfcarse o transstor permaneceounãono modoatoquandotem um alor de pcode V ˆ 0,91V, deemosdetermnaro alor datensãode coletor. A tensãode coletorse constturáde umaonda trangular c sobrepostaa um alor ccvc 3,1V. A tensãode pcodaforma de ondatrangular será: ˆ V c V ˆ ganho 0, 91 3, 04 2, 77 V Issomplcaquequandoa saídaexcursonano sentdonegato, a tensãono coletoratngeo alor mínmode 3,1 2,77 0,33V, queémenordo quea tensãonabase 0,7V. Logo TBJ satura!!!! 48

49 (Cont. Exemplo 5.15) Portanto, o transstor nãopermaneceráno modoatopara tendo um alor de pcode 0,91V. Podemosdetermnarfaclmente, queénecessáronestecaso, o alor máxmodo pcodo snalde entradaparao qualtransstor permaneceno modoato durantetodoo tempo. Issopodeser fetocalculando-se o alor de quecorrespondeaoalor mínmodatensãode coletor, gualàtensãode base, queéaproxmadamente0,7v. Logo ˆ V 3, 1 0, 7 3, 04 0, 79 V Assm, amosescolher aproxmadamente0,8v, conformemostradonafgura4.29(a), e completara análsedesteproblema. O snaldacorrentede base serátrangular, com um ˆ alor de pco de V 0, 8 ˆ I b R BB + r π A tensãode pcode base-emssorserá: A componentedacorrentede pcodo coletorserá: I ˆ c βi ˆ b A componentedatensãono coletorserá: V ˆ c 3, 04 0, 8 2, 43 V A Fgura5.54(e) mostraum esboçodatensãototal no coletor C ersus tempo. Obsere a nersãode faseentre o snalde entrada e o snalde saída.. c Obsere tambémque, emboraa tensãomínmado coletorsejalgeramentemenordo quea tensãonabase, o transstor permanecerá no modo ato. ˆ V be , 09 V ˆ r π 0, 008 ma r π + R BB 0, 8 1, , 09 8, 6 mv 100 0, 008 0, 8 ma 49

50 Fgura 5.54 Formas de onda dos Snas do crcuto da Fg

51 Fgura 5.54 Formas de onda dos Snas do crcuto da Fg Mcroelectronc Crcuts - Ffth Edton Sedra/Smth 51 51

52 Exemplo 5.16: (RECOMENDAÇÃO): Desejamosanalsaro crcutoabaxoparadetermnaro ganhode tensãoe as formasde ondanosárospontosdo crcuto. O capactor Céum capactor de acoplamento cujafunçãoéacoplaro snal aoemssore aomesmotempo bloqueargrandezascc. Dessemodoa polarzaçãoccestabelecdajuntamenteporv +, V, R E e R C nãoseráalteradaquandoo snal for conectado. Para o objetodesteexemplo, suporemosc comosendode alor nfnto stoé, agrácomoum perfeto curto-crcutonasfreqüêncasde nteressee β 100. De forma smlar, um outrocapactor de alor mutoalto seráusadoparaacoplaro snalde saída o paraoutraspartesdo sstema. Estratéga de análse: 1. Determne o pontode operaçãoccdo TBJ e empartcular o alor da correnteccde coletor, I C 2. Calcule os alores dos parâmetros do modelo para pequenos snas: g m I C /V T, r p β/g m e/our e V T /I E 3. Elmneas fontesccsubsttundocadafonteccde tensãoporum curto-crcutoe cadafonteccde correnteporum crcutoaberto. Substtua os capactores externos por curtos(freq medas). 4. Substtua a TBJ por um dos seus modelos equalentes. Embora qualquerum dos modelospossaser utlzado, um deles deeser masconenentedependendodo crcutoa ser analsado. 5. Analseo crcutoresultanteparadetermnaras grandezasde nteresse(porexemplo, ganhode tensão, resstêncade entrada). 52

53 Exemplo 5.16: 1. Determne o pontode operaçãoccdo TBJ e empartcular o alor dacorrenteccde coletor, I C Supondo Reg Ata 53

54 Exemplo 5.16: 2. Calculeosaloresdos parâmetrosdo modeloparapequenossnas: g m I C /V T ; r π β/g m e/our e V T /I E 3. Elmne as fontes cc substtundo cada fonte cc de tensão/corrente por curto-crcutos/crcutos abertos e os caps por curtos(snal passa ntegralmente) 4. Creo crcutoparapeqsnase substtuaa TBJ porum dos seusmodelosequalentes 3. elmnação de fontes cc 2. parâmetros gm IC / VT 0, 92mA/ 25mV 37mA/V rπ β / g m 100/ 37mA/V 2, 7 kω r V / I 25mV / 0, 93mA/V 27 Ω e T E 4. crcuto/modelos para peq snas 54

55 Exemplo 5.16: 5. Analseo crcutoresultanteparadetermnaras grandezasde nteresse(porexemplo, ganhode tensão, resstêncade entrada). g r r π e m 37mA/V; 2, 7 k Ω; 27 Ω 55

56 Exemplo 5.16: 5. Analseo crcutoresultanteparadetermnaras grandezasde nteresse(porexemplo, ganhode tensão, resstêncade entrada). 10kΩ e re α R O e C g r r π e m 37mA/V; 2, 7 k Ω; 27 Ω A A Carga Carga O 1 α R r Carga 0, 99 V 5 k V e C 5kΩ 56

57 Exemplo 5.16: Máxma excursão para pequenos snas? ± 10mV eb MAX A A c o c eb MAX MAX MAX MAX MAX 0, ± 1, 83V C VC + c C 5, 4 ± 1, 83V 57

58 Exemplo 5.16: Máxma excursão para grandes snas? 6. Máxma excursão para grandes snas: analsar corte e saturação Saturação: 0, 7 0, 2 + 0, 5V C BE EC SAT E VE + e C VC + c C 0,2V 5, 4 ± 1, 83V 1.8V (peq.snas) Corte: 0 V + R 10V C C C C 58

59 Amplfcadores com Transstores Aula

60 PSI 2306 Eletrônca Programação para a Prmera Proa 60

61 3ª Aula: Estudo do Amplfcador Emssor Comum Aofnal destaaula ocêdeeráestaraptoa: - Analsar crcutos amplfcadores na confguração emssor comum determnando parâmetros como ganhos e mpedâncas - Compararo desempenhodo AmplfcadorEC (TBJ) com o Amplfcador FC (FET) 61

62 Aprmorando o Modelo do TBJ O Efeto Early FET: cura D x DS TBJ: cura C x CE I I C B VCE < β < 0, 3V 62

63 Aprmorando o Modelo do TBJ O Efeto Early 63

64 O Modelo π-híbrdo para Pequenos Snas para o Transstor TBJ g FET Pequenos Snas ( V V ) << gs 2 GS t d Bpolar Pequenos Snas < 10mV be W gm k n..( VGS Vt) L r O V I A D g m I V C T r π β g V A ro m IC 64

65 Os Modelos para Pequenos Snas para o FET (utlzados em Introdução à Eletrônca) Modelo Tradconal (π-híbrdo) Modelo T 65

66 Os Modelos para Pequenos Snas para o TBJ Modelo Tradconal (π-híbrdo) r be b Modelo T r ( β + 1) r r π be e e b e ( β + 1) r r b π b e e r π β

67 Os Modelos para Pequenos Snas para o TBJ Modelo Tradconal (π-híbrdo) Modelo T r 1 r π β α e β + 1 gm β + 1 gm α VT VT re g I / α I m C E 67

68 Uma palara sobre Crcutos Amplfcadores (Introdução à Eletrônca ídeo aula 22) Amplfcador de Tensão A o (max A ) o Carga R Carga R o x x 0 A o Carga RL R n Carga RL A o Carga RL A s (max A ) o Carga curto R out x G o sg Carga RL G o o sg Carga x 0 sg 68

69 3ª Aula: Parte 2: Estudo do Amplfcador Emssor Comum Aofnal destaaula ocêdeeráestaraptoa: - Analsar crcutos amplfcadores na confguração emssor comum determnando parâmetros como ganhos e mpedâncas - Compararo desempenhodo AmplfcadorEC (TBJ) com o Amplfcador FC (FET) 69

70 5.3 70

71 Confgurações Báscas de Amplfcadores TBJ em CIs carga ata Emssor Comum (EC) Base Comum (BC) Coletor Comum (CC) 71

72 Fgure E5.40 Polarzação do TBJ, e como podem ser mplementadas as três confgurações: X, Y e Z são possíes nós para aplcação (entrada) e retrada (saída) de snas. Exemplos: EC X-entrada, Y-saída e Z0, BC Z-entrada, Y-saída e X0; CC X-entrada, Z-saída e Y0. Termnal Y não pode ser entrada!!! Mcroelectronc Crcuts - Ffth Edton Sedra/Smth 72 72

73 O Amplfcador TBJ Emssor Comum (EC) (exemplos de montagem) 73

74 Resão:O Amplfcador MOS Fonte Comum (Introdução à Eletrônca ídeo aula 22, 21 ~35 ) 74

75 O Amplfcador MOS Fonte Comum (Introdução à Eletrônca ídeo aula 22, 21 ~35 ) A V, R n, R out, G V A o Carga RL A g ( R // r // R ) m D o L R n Carga RL RG Rn RG ( R) 75

76 O Amplfcador MOS Fonte Comum (Introdução à Eletrônca ídeo aula 22, 21 ~35 ) A g ( R // r // R ) m D o L R R R n G ( r R ) out o D G RG R + R G sg A 76

77 O Amplfcador TBJ Emssor Comum (EC) Comparação FC FET-FC BJT-EC 77

78 O Amplfcador TBJ Emssor Comum (EC) Polarzação V O 78

79 O Amplfcador TBJ Emssor Comum sem R e (EC) Análse Pequenos Snas 2. parâmetros g I / V rπ β / g m re α/ gm r V / I m C T o A C 4. modelos 79

80 O Amplfcador TBJ Emssor Comum sem R e (EC) Análse Pequenos Snas g I / V m C T r V / I o A C r π β / g m Agora basta determnar as grandezas de nteresse (ganhos, mpedâncas, etc.) 80

81 Uma palara sobre Crcutos Amplfcadores (Introdução àeletrônca ídeo aula 22, tem 2, 14 ) Amplfcador de Tensão A o (max A ) o Carga R Carga R o x x 0 A o Carga RL R n Carga RL A o Carga RL A s (max A ) os Carga curto R out x G o sg Carga RL G o o sg Carga Escolhemos estas!!! x 0 sg 81

82 Uma palara sobre Crcutos Amplfcadores (Introdução àeletrônca ídeo aula 22, tem 2, 14 ) Amplfcador de Tensão A G Estratéga de cálculo: 1. Ganhode Tensão: Determnardretamentea relação o por (ouv sg ). 2. Impedâncade Entrada: Determnardretamentea relação por 3. Impedâncade Saída: Curto-crcutara fontede tensãode entrada( sg ) e determnara relação x por x 4. Ganhode Corrente(emcurtocrcuto): Curto-crcutara saída(r L ) e determnara corrente o o Carga RL o sg Carga RL R n Relações Carga RL sg n sg R A L A o R R L + o A G R o Rn R + R m o G G o R R R R A R n L o n + sg RL + Ro R R + R out sg R A o G L G o R R L + out x x 0 sg A s (max A ) os Carga curto 82

83 O Amplfcador TBJ Emssor Comum sem R e (EC) Análse Pequenos Snas em frequêncasmédas Estratéga de cálculo: 1. Ganhode Tensão: Determnardretamentea relação o por (ou sg ). 2. Impedâncade Entrada: Determnardretamentea relação por 3. Impedâncade Saída: Curto-crcutara fontede tensãode entrada( sg ) e determnara relação x por x 4. Ganhode Corrente(emcurtocrcuto): Curto-crcutara saída(r L ) e determnara corrente o A o Carga RL R n Carga RL R out x x 0 sg A s (max A ) os Carga curto G o sg Carga R L 83

84 O Amplfcador TBJ Emssor Comum sem R e (EC) Análse Pequenos Snas em frequêncas médas A G o Carga RL o sg Carga RL R n Carga RL 1. Ganhode Tensão: Determnardretamentea relação o por (ou sg ). O ( RL RC ro) gm π Se O π A gm( ro RC RL) ( RB rπ) G? π sg R + ( R r ) G sg ( RB rπ) ( R R r ) g Rsg + ( RB rπ ) O ( RB rπ) g ( r R R ) R + ( R r ) O L C O m sg m O C L sg sg B π B π 2. Impedânca de Entrada: Determnar dretamentea relação por Se π R R r π n B ( R rπ) Rn B 84

85 O Amplfcador TBJ Emssor Comum sem R e (EC) Análse Pequenos Snas x R out x x 0 sg x A s (max A ) os Carga curto 3. Impedânca de Saída: Curto-crcutar a fonte de tensão de entrada( sg ) e determnara relação x por x 0 0 π 0 sg Se π 0 g m π ( r R ) x o C x x x 0 ( aberto) R ( r R ) out o C 4. Ganhode Corrente(emcurtocrcuto): Curto-crcutar a saída(r L ) e determnara corrente o π r R π ( + + g π ) os R r m os C B 0 0 g π m o os gm( rπ RB) os As gm( rπ RB) β As gmrπ gm β gm 2. parâmetros g I / V r β g m C T π / m r V / I o A C 85

86 O Amplfcador TBJ Emssor Comum sem R e (EC) Análse Pequenos Snas em frequêncasmédas g I / V m C T r V / I o A C r π β / g m A g ( r R R ) m o C L Rn RB r π R ( r R ) β β out o C As gmrπ gm gm G O ( RB rπ ) g ( r R R ) R + ( R r ) m O C L sg sg B π 86

87 FET Os Amplfcadores MOS Fonte Comum e BJT Emssor Comum em frequêncas médas BJT W gm k n..( VGS Vt) g I / V L m C T A g ( r R R ) m o D L R R R n A G ( r R ) out o D s g R m G A g ( r R R ) m o C L Rn RB r π R A g r π β s ( r R ) out o C m 87

88 Exercíco 5.43: Consdereo amplfcadorabaxo(β100, V A 100V). Determne R n (com e semr B ), A o (com e semr o ), R out (com e semr o ) e A s (com e semr B ). Determne A quandor L 5kΩ. EncontreG se R sg 5kΩ. Se 5mVp, quala máxmaampltudepermtdapara sg e qualo o correspondente? 100kΩ 1mA 8kΩ 10V 10V Estratéga de análse: 1. Determne o pontode operaçãoccdo TBJ e empartcular o alor dacorrenteccde coletor, I C 2. Calcule os alores dos parâmetros dos modelos para pequenos snas: g m I C /V T ; r π β/g m ;r e V T /I E ; r o V A /I C 3. Elmneas fontesccsubsttundocadafonteccde tensãoporum curto-crcuto e cada fonte cc de corrente por um crcuto aberto. Substtua os capactores exterrnos por curtos(freq. médas). 4. Substtua a TBJ por um dos seus modelos equalentes. Embora qualquerum dos modelospossaser utlzado, um deles deeser masconenentedependendodo crcutoa ser analsado. 5. Analseo crcutoresultanteparadetermnaras grandezasde nteresse(porexemplo, ganhode tensão, resstêncade entrada). 88

89 Exercíco 5.43: Consdereo amplfcadorabaxo(β100, V A 100V). Determne R n (com e semr B ), A o (com e semr o ), R out (com e semr o ) e A s (com e semr B ). Determne A quandor L 5kΩ. EncontreG se R sg 5kΩ. Se 5mVp, quala máxmaampltudepermtdapara sg e qualo o correspondente? 1. Determne o pontode operaçãoccdo TBJ e empartcular o alor dacorrenteccde coletor, I C. Supondo Reg Ata 10V 8kΩ 100kΩ 1mA 10V 89

90 Exercíco 5.43: Consdereo amplfcadorabaxo(β100). Determne R n (com e semr B ), A o (com e semr o ), R out (com e semr o ) e A s (com e semr B ). Determne A quandor L 5kΩ. EncontreG se R sg 5kΩ. Se 5mVp, quala máxmaampltudepermtdapara sg e qualo o correspondente? 10V 2. Calcule os alores dos parâmetros dos modelos para pequenos snas: g m I C /V T ; r π β/g m ; r e V T /I E ; r o V A /I C 8kΩ 100kΩ 1mA 10V 90

91 Exercíco 5.43: Consdereo amplfcadorabaxo(β100). Determne R n (com e semr B ), A o (com e semr o ), R out (com e semr o ) e A s (com e semr B ). Determne A quandor L 5kΩ. EncontreG se R sg 5kΩ. Se 5mVp, quala máxmaampltudepermtdapara sg e qualo o correspondente? 3. Elmneas fontesccsubsttundocadafonteccde tensãoporum curto-crcutoe cadafonteccde correnteporum crcutoaberto. Substtuaos capactores externos por curtos(freq. medas). 4. Substtuaa TBJ porum dos seusmodelosequalentes. Emboraqualquerum dos modelospossaser utlzado, um deles deeser mas conenentedependendodo crcutoa ser analsado. 10V 8kΩ 100kΩ 8kΩ 100kΩ 1mA 10V 91

92 Exercíco 5.43: Consdereo amplfcadorabaxo(β100). Determne R n (seme com R B ), A o (seme com r o ), R out (seme com r o ) e A s (seme com R B ). Determne A quandor L 5kΩ. EncontreG se R sg 5kΩ. Se 5mVp, quala máxmaampltudepermtdapara sg e qualo o correspondente? 5. Analseo crcutoresultanteparadetermnaras grandezasde nteresse(ganhode tensão, res de entrada, etc). R n Carga RL A o Carga RL 100kΩ 8kΩ R out x x 0 sg A s (max A ) os Carga curto G o sg Carga R L G R R R A R n L o n + sg RL + Ro A g ( r R R ) m o C L Rn RB r π R ( r R ) β β out o C As gmrπ gm gm 92

93 Amplfcadores com Transstores Aula 4 93

94 PSI 2306 Eletrônca Programação para a Prmera Proa 94

95 4ª Aula: Estudo do Amplfcador Emssor Comum com R e Aofnal destaaula ocêdeeráestaraptoa: - Analsar modfcações em crcutos sando adequar parâmetros como ganhos e mpedâncas - Realzaranálsesparadetermnaçãode parâmetrosde amplfcadores dretamente sobre o crcuto elétrco 95

96 FET W gm k n..( VGS Vt) L Os Amplfcadores MOS Fonte Comum sem e com R e FET W gm k n..( VGS Vt) L A g ( r R R ) R R R n A m o D L G ( r R ) out o D s g R m G A g R R n G m Rout RD A g R s ( RD RL) 1 + g R m G m S desprezou-se r o 96

97 FET O Amplfcador BJT Emssor Comumcom Resstênca de Emssor (R e ) em frequêncasmédas W gm k n..( VGS Vt) L BJT r V / I e T E A g R R n out m G R R A s D g R ( RD RL) 1 + g R m G desprezou-se r o m S despreza-se r o 97

98 O Amplfcador TBJ Emssor Comum com R e (EC) Análse Pequenos Snas em frequêncasmédas 2. parâmetros g I / V r r V / I m C T π β / g m e T E 4. modelos despreza-se r o 98

99 O Amplfcador TBJ Emssor Comum com R e (EC) Análse Pequenos Snas r V / I e T E desprezou-se r o A o Carga RL R n Carga RL R out x x 0 sg A s (max A ) os Carga curto G o sg Carga R L 99

100 O Amplfcador TBJ Emssor Comum com R e (EC) Análse Pequenos Snas A o Carga RL ( R // R ) o c C L αe( RC // RL) α( RC // RL) ( r + R ) α( R // R ) R // R A r + R r + R e C L C L e e e e para α 1 e αrc α RC Ao r + R r 1 + R / r e e e e e RC gmrc Ao gm 1 + R / r 1 + g R e e m e 100

101 O Amplfcador TBJ Emssor Comum com R e (EC) Análse Pequenos Snas R n Carga RL Amplfcador de Tensão Amplfcador de Tensão " Rn" Rb b b Carga R L R R R n B b Carga RL 101

102 O Amplfcador TBJ Emssor Comum com R e (EC) Análse Pequenos Snas ( 1 α) e R R R b b e ( α) e β + 1 b 1 b ( β + 1) e e r + R ( β + 1) ( β + 1) ( β + 1)( r + R ) /( r + R ) b e e e e e resstênca refletda na entrada Amplfcador de Tensão e e [ ( β 1)( r R )] R R R R R + + n B b B b e e 102

103 O Amplfcador TBJ Emssor Comum com R e (EC) Análse Pequenos Snas x x R out x x 0 sg R R out C A s A s (max A ) αrn e e R e + r α( RB // Rb) As r + R e os Carga curto e e os α e / R n α( β + 1)( re + Re) se RB >> Rb As β re + Re π re 1 R + r 1 + g R e e m e [ ( β 1)( r R )] R R R R R + + n B b B b e e 103

104 Os Amplfcadores TBJ Emssor Comum com e sem R e r g I / V π m C T β / g m r V / I o A C EC sem R e EC com R e r V / I e T E A g ( r R R ) α.(r C //R L )/r e m o C L Rn RB r π R ( r R ) β out o C As gmr π (com r 0 desprezado) A R R A α( R // R ) R // R r + R r + R out s C C L C L e e e e α( RB // Rb) β r + R e e [ ( β 1)( r R )] R R R R R + + n B b B b e e 104

105 O Amplfcador TBJ Emssor Comum com R e (EC): Análse Pequenos Snas g I / V r m C T e α / g m 1. A resstênca de entrada R b aumenta do fator (1+g m R e ) 2. O ganho de tensão da base para o coletor (A ) é reduzdo do mesmo fator 3. Para a mesma dstorção (não lnear) o snal pode ser aumentado do mesmo fator 4. O ganho G émenos dependente do alor de β 5. A resposta em altas frequêncasmelhora sgnfcatamente (eremos na segunda parte do curso) A o Carga RL R n Carga RL R out x x 0 sg A s (max A ) os Carga curto G o sg Carga R L G o sg Carga R L G R R R A R n L o n + sg RL + Ro 105

106 O Amplfcador TBJ Emssor Comum com R e (EC) Exercíco 5.44 Consdere o crcuto EC com degeneração de emssor da Fgura 5.61 quando polarzado como no Exercíco Em partcular, recorra a Fgura E5.41 para consultar as correntes de polarzação e os alores dos elementos do modelo TBJ no ponto de polarzação. Suponha que o amplfcador seja almentado a partr de uma fonte que tem R sg 5kΩ, e admta R L 5kΩ. Determne o alor de R e que resulte em R n 20kΩ. Com o alor de R e obtdo ache A o, R out, A,, G e A s. Se p for lmtado a 5 mv, qual éo alor máxmo que sg pode ter com e sem R e presente. Encontre o alor correspondente de o. Resposta 225 Ω; 32 V/V; 8 kω; 12,3 V/V; 9,8 V/V; 79,2 A/A; 62,5 mv; 15 mv; 0.6 V Se: 106

107 O Amplfcador TBJ Emssor Comum com R e (EC) Contnuação do Exerc

108 Amplfcadores com Transstores Aula

109 PSI 2306 Eletrônca Programação para a Prmera Proa 109

110 5ª Aula: Parte 1: Estudo do Amplfcador Base Comum Aofnal destaaula ocêdeeráestaraptoa: - Dscorrersobreas dferentescaracterístcasde amplfcaçãodas confgurações de amplfcadores mas comuns - Determnar o tpo de confguração de amplfcador a ser utlzada dependendodas especfcaçõessolctadas(ganhos, mpedâncas, resposta em frequênca) 110

111 Confgurações Báscas de Amplfcadores TBJ em CIs carga ata Emssor Comum (EC) Base Comum (BC) depos Coletor Comum (CC) 111

112 Resão dos parâmetros e sua relação entre eles de um TBJ 112

113 Os Amplfcadores TBJ Emssor Comum com e sem R e : recaptulando r g I / V m C T π β / g m r V / I o A C EC sem R e EC com R e (com r 0 desprezado) A gm( ro RC RL) α.(r C //R L )/r e α( R // R ) R // R A Rn RB r re + Re re + Re π R R R R R β 1 Rout ( ro RC) A g r π β G s m R R R A R n L o n + sg RL + Ro Rout RC α( RB // Rb) As β r + R e C L C L e r V / I e T E [ ( )( r R )] + + n B b B b e e G R R R A R n L o n + sg RL + Ro 113

114 O Amplfcador TBJ Base Comum Análse para Pequenos Snas 0 0 despreza-se r o 114

115 O Amplfcador TBJ Base Comum Análse para Pequenos Snas R n A A?? R r n α ( R R ) ( ) r o e C L e e α ( R R ) g ( R R ) r C L m C L e A g R o A s? (ν / ) m C A s R out α? e R R out e e e C α + -α G G re (ν 0 /νsg) r + R re g ( R R ) r + R? sg e sg m C L e sg G α ( RC RL) r + R e desprezou-se r 0 sg 115

116 PSI 2306 Eletrônca Programação para a Prmera Proa 116

117 5ª Aula - contnuação: Parte 2: Estudo do Amplfcador Coletor Comum, ou Segudor de Emssor Aofnal destaaula ocêdeeráestaraptoa: - Dscorrersobreas dferentescaracterístcasde amplfcaçãodas confgurações de amplfcadores mas comuns - Determnar o tpo de confguração de amplfcador a ser utlzada dependendodas especfcaçõessolctadas(ganhos, mpedâncas, resposta em frequênca) 117

118 Confgurações Báscas de Amplfcadores TBJ em CIs carga ata Emssor Comum (EC) Base Comum (BC) Coletor Comum (CC) 118

119 O Amplfcador TBJ Coletor Comum, ou Segudor de Emssor Fg.5.63 Sedra&Smth (5ª.Edção) 119

120 O Amplfcador TBJ Coletor Comum Emssor Comum (EC) com Re R n Coletor Comum (CC) Amplfcador Blateral (saída nfluênca na entrada) Carga RL [( β 1)( r R )] R R R R + + n B b B e e Base Comum (BC) R r n e [( β 1)( r r R) ] R R R R + + n B b B e o L 120

121 O Amplfcador TBJ Coletor Comum R n Carga RL A o Carga RL G o sg Carga R L A ( β + 1)( ro RL) o ( β + 1) re + ( β + 1)( ro RL) ( ro RL) r + ( r R ) e o L 121

122 O Amplfcador TBJ Coletor Comum R n Carga RL A o Carga RL G o sg Carga R L R out resstênca de saída x x 0 sg R R R R Rout ro re + re + β + 1 β + 1 sg B sg B 122

123 Fgura 5.65 (a) Um crcuto equalente alternato do segudor de emssor obtdo por refletndo todas as resstêncas do crcuto-base para o lado do emssor. (b) O crcuto em (a) após a applcação do teorema de Théenn ao crcuto de entrada composto por sg, R sg /(β + 1) e R B /(β + 1). 123

124 Daí, o ganho total pode ser calculado por GGo.RL/(Rout+RL) Fgura 5.66 Crcuto equalent de Théenn da saída do segudor de emssor da Fg. 5.63(a). Este crcuto pode ser usado para achar o o e também o ganho de tensão global o / sg para qualquer carga R L. 124

125 R n os Carga RL A O Amplfcador TBJ Coletor Comum o Carga RL G o sg Carga R L ( β 1) RB + ( β + ) R out o e + x x 0 sg b R B R B r e e RB R e r + β + 1 R B e e B 1 o + β + 1 β re R r 1 re ( β + 1) β + 1 R R B e B B A r R s (max A ) e B os Carga curto Ganho de corrente em curto-crcuto As β

126 r V / I e T E r V / I o A C O Amplfcador TBJ Coletor Comum A Amplfcador Isolador (Buffer) ou Segudor de Emssor As β + 1 R R ( β + 1)( r + r R ) R r + out ( ro RL) r + ( r R ) e o L e [ ] n B e o L R R sg β + 1 B G RB R + R sg B A Qual a excursão máxma do snal na entrada? Para cma, tende a saturar o transstor: 0 2 Para baxo, tende a cortar o transstor: daí, ampltude assocado na entrada será: V V e max o max CC, o mn R I L V ˆo max R I L 126

127 V DC O Amplfcador TBJ Coletor Comum Amplfcador solador (buffer) ou Segudor de Emssor Aprox. mesma ampltude com mesma fase V DC V ˆo max R I L V CC V EE I 1mA β R R L B 12V 12V k Ω 100k Ω 127

128 Exercíco 5.47O segudor de emssor da Fgura 5.63(a) éutlzado para conectar uma fonte com R sg 10kΩ em uma carga R L 1kΩ. O transstor épolarzado com I 5mA, utlza uma resstênca R B 40 kωe possu β100 e V A 100V. Determne R b, R n, G, G o er out. Qual a máxma ampltude de pco de uma senóde de saída que pode ser obtda sem que ocorra o corte do transstor? Se, para lmtar a dstorção não-lnear, o snal de emssor baseélmtado a 10mV de pco, qual a correspondente ampltude na saída? Qual o ganho global de tensão se R L for mudado para 2 kω? E para 500 Ω? Resposta 96,7kΩ; 28,3 kω, 0,735 V/V; 0,8 V/V; 84 Ω; 5 V; 1,9 V; 0,768 V/V; 0,685 V/V 128

129 Cont. Exercíco 5.47 ( e.r0//rl e, ^ e π/re ) 129

130 Os Amplfcadores TBJ Emssor Comum sem e com R e EC sem R e EC com R e g I / V m C T π β / g m r r V / I o A C r V / I e T E A g ( r R R ) Rn RB r π R m o C L ( r R ) out o C A g r π β s m α( RC // RL) gm( RC // RL) A re + Re 1 + gmre R R R R R + + R R A out s C α( RB // Rb) β r + R e e [ ( β 1)( r R )] n B b B b e e 130

131 Os Amplfcadores TBJ Base Comum e Coletor Comum BC CC (Segudor de Emssor) r V / I e T E r V / I e T E r V / I o A C A gm( RC RL) Ao gmrc R r n out e R R As α C G α ( RC RL) r + R e sg A ( ro RL) r + ( r R ) e o L G [ ] Rn RB ( β + 1)( re + ro RL) Rsg RB Rout re + β + 1 As β + 1 RB R + R sg B A 131

132 Comparação entre as montagens de amplfcadores TBJ EC sem/com R e, BC e CC (Segudor de Emssor) 1. A confguração emssor comumoferece um ganho geral melhor que as outras. Se o ganho a ser obtdo for muto eleado, consdere utlzar mas que um estágo. 2. A nclusão de um resstor R e na montagem ECntroduz melhoras na mpedânca de entrada e resposta em frequênca mas reduz o ganho. 3. A montagem BCpossu baxa mpedânca de entrada e por sso éutlzada em poucas aplcações. Por outro lado, como possu uma resposta em frequêncamuto boa, émuto utlzada em amplfcadores de alta frequênca. 4. O Segudor de Emssor (CC) éum solador de tensão, conectando fontes de eleada resstênca a cargas de baxa resstênca, sendo adequada a estágos de saída de amplfcadores. 132

133 Amplfcadores com Transstores: análse no domíno da frequênca Aula 6 133

134 PSI 2306 Eletrônca Programação para a Prmera Proa 134

135 6ª Aula: Resão de Fltros e Dagramas de Bode Ao fnal desta aula ocê deerá estar apto a: - Esboçar a resposta em frequênca (módulo e fase) de crcutos amplfcadores com BJT e FET - Traçar curas de Bode (resposta em frequênca) para crcutos com função de transferênca de 1 a ordem 135

136 4/5.9.2 A resposta em frequênca de um amplfcador com MOSFETou TBJ Ou, MOSFET Amplfcador: (a) Capactamente acoplado EC ou FC. (b) Dagrama da magntude do ganho de amplfcador EC/FC ersus frequênca. O gráfco delnea de faxas de frequênca releantes para determnação da resposta em frequênca. Mcroelectronc Crcuts - Ffth Edton Sedra/Smth 136

137 Análse em Frequênca: Crcutos de 1ªordem (CTS) Lembrando dos componentes passos R, C, L: Z R R V R e V I 0 I Z sl jωl L V ωl e V I 90 I Z C 1 1 sc jωc V 1 e V I 90 I ωc jωl jωc 1 τ CR ou τ L/ R 1 Cs Ls 137

138 Análse em Frequênca: Crcutos de 1ª ordem (CTS) Determnando a constante de tempo (τ ) em crcutos CTS Para um crcuto CTS podemos determnar sua constante de tempo (τ ) aplcando os segunte procedmento: Reduza as exctações a zero (curte fontes de tensão e abra fontes de corrente não nculadas) Peque os dos termnas do componente reato (capactânca ou ndutânca) OU do componente ressto o que ter apenas um no crcuto - e calcule a mpedânca equalente sta pelo componente A constante de tempo será τ L/R eq ou τ CR eq NOTA: A tensão (ou corrente) aplcada ao crcuto assm determnado é aquela obtda pelo equalente Théenn/Norton olhando-se pelos termnas do componente reato 138

139 Introdução: Na análse da resposta em frequênca de um amplfcador, a maor parte do trabalho enole achar o ganho de tensão como uma função de transferênca em termos da aráel complexa s. Na análse no domíno s, a capactânca C é substtuída por uma admtânca sc, ou uma mpedânca 1/sC, que é equalente, e uma ndutânca L é substtuída por uma mpedânca sl. Logo, usando a técnca usual de análse de crcuto, deduzmos a função de transferênca da tensão T(s) V o (s)/v (s). Fgura EE.1 Resp. T( s) s 1/ CR + 1/ C( R 1 1 // R 2 ) 139

140 Análse em Frequênca: Crcutos de 1ª ordem Exemplo 1: Qual a constante de tempo? Solução 140

141 Análse em Frequênca: Crcutos de 1ª ordem Exemplo 2: Qual a constante de tempo? Solução: Após reduzr a exctação para zero por curto-crcutandoa fonte, notamos que a resstênca ê um capactor equalente de C 1 + C 2. Portanto, a constante de tempo édada por: 141

142 Análse em Frequênca: Crcutos de 1ª ordem Exemplo 3: Qual a constante de tempo? 142

143 Análse em Frequênca: Crcutos de 1ª ordem Exemplo 3: Qual a constante de tempo? Solução (a) Crcuto dado; (b) crcuto ntermedáro (c) aplcando-se Théènn, e assm, obtendo-se a constante de tempo pode ser dada por 143

144 Crcutos (fltros) Passa Baxas (PB) Z C 1 1 jωc sc ω 0 Z C (aberto) ω Z C 0 (curto) Z jωl sl L ω 0 Z L 0 (curto) ω Z L (aberto) 144

145 Crcutos (fltros) Passa Baxas (PB) Z C 1 1 jωc sc ω 0 Z C (aberto) ω Z C 0(curto) o ω 0 1 o o ω 0 o 0 se 1 jωc o 1 1 o A 1 + R 1 + CRjω 1 + τjω jωc o Se. ω 0 1 ω0 A τ CR T( s) 1 + j ω o ω 1 + ( s/ ω0) ω

146 Crcutos (fltros) Passa Baxas (PB) A 1 com 1 ω0 1 + j ω τ ω Da matemátca de números complexos: A Re + Im A A ( ωτ ) ω + ω + ω 0 1 τ ou ( ωτ ) ( ωcr ) se R 1k Ω ec 1µ F 0 τ CR 1µ F 1k Ω 0, 001seg 1/ τ 1k rad/s 1 0 (rad/seg) τ ω 0dB A Aprox. p/ Assíntotas 1 ω τ 0-20dB/década R 1k Ω C 1µ F 1 τ f A (db) 20log A 146

147 Crcutos (fltros) Passa Baxas (PB) A 1 com 1 ω0 1 + j ω τ ω 0 0dB A Aprox. p/ Assíntotas -20dB/década se R 1k Ω ec 1µ F τ CR 1µ F 1k Ω 0, 001seg 1/ τ 1k rad/s 45 φ 0, 1 τ 1 ω τ 0 f f Da matemátca de números complexos: a fase pode ser dada por: Im φ arctan 1 Re 0 (rad/seg) τ ω ω 0 ω 0 φ arc tan arc tan arc tan ω 1 1 ω0 90 0, 1 τ 10 τ R 1k Ω C 1µ F 1 τ ω φ arctan arctan CR ω 0 [ ω] 10 τ 147

148 Resposta em Frequênca de um PB A 1 com 1 ω0 1 + j ω τ ω 0 K T( s) 1 + ( s/ ω ) T( jω) T( jω) 0 K 1 + j( ω/ ω 0 ) K 1 + ( ω/ ω ) 0 2 T( j ) K ω ω ω 0 1 φ( ω) tg ( ω/ ω0) Na freq. de corte: T( j ω ) K/ 2 fc φ(ω) fc o

149 Crcutos (fltros) Passa Altas (PA) Z jωl sl L ω 0 Z L 0 (curto) ω Z L (aberto) Z C 1 1 jωc sc ω 0 Z C (aberto) ω Z C 0 (curto) 149

150 Crcutos (fltros) Passa Altas (PA) R 1 A 1 com ω0 R + 1 ω τ 1 j 0 jωc ω s T( s) s + ω se R 1k Ω ec 1µ F τ CR 1µ F 1k Ω 0, 001seg 1/ τ 1k rad/s Da matemátca de números complexos: 0 R 1k Ω C 1µ F 0dB A -20dB/década Aprox. p/ Assíntotas 1 ω τ 0 f A Re + Im A ω + ω (rad/seg) τ ω A (db) 20log A φ Im arctan Re ω0 0 ω φ arc tan arc tan ω arc tan ω 150

151 Resposta em Frequênca de um PA A 1 com 1 ω τ 0 1 j ω0 ω T ( s) T( jω) T( jω) Ks s + ω 0 K 1 jω / ω 0 K 1 + ( ω / ω) 1 ( ω) tg ( ω / ω) φ 0 0 T( jω) K 2 ω ω 0 Na freq. de corte: T( j ω ) K/ fc φ(ω) fc o

152 Exercíco D4: Determne o módulo do ganho em altas frequêncas(em db), a frequênca (em Hz) de corte (3bB) e o módulo do ganho para f 1Hz para o amplfcador abaxo (suponha que C C2 e C s não nfluencam neste caso). Consdere que o ganho é-100 entre a porta e a saída. A 100 0, 1µ F 100kΩ o o R 100 A com 1 1 A ω0 1 CR sg sg sg R + ω τ 1 j 0 jωc ω -em altas frequêncas, G 100, ou em db, 20 log(100) 40 db 6 3 -freqcorte: ω CR ( ) ( ) -ganho em 1Hz: ω 2πf 6, 28 rad/seg 0 1/ 1/ 0, / 0, rad/seg 2πf 100 f 15, 92Hz K 100 T( jω) 6, 27 15, 9dB ( 180 ) ( ω / ω) 1 + ( 100/ 6, 28) 0 152

153 Apêndce E:Função de transferênca Complexa: Na análse da resposta em frequênca de um amplfcador, o maor trabalho é achar o ganho de tensão em função da frequêncacomplexa s. Na análse no domíno da frequênca a capactânca C é substtuda por uma admtânca sc ou mpedânca 1/sC, e uma ndutânca Lpor uma mpedânca sl. Então, usando técncas comuns de análse crcutal, obtém-se a função de transferênca de tensão, como T(s) Vo(s) /V(s). Como traçar resposta em frequênca de uma manera efcente? O domíno de Laplace, assocado às técncas desenoldas por H. Bode, nos permtem fazer sso de manera razoaelmente smples. Neste Curso estaremos ldando com funções de transferênca de 1ªordem e crcutos estáes (que não geram snas por s própros) Neste caso basta sabermos: a função de transferênca T(s) do crcuto a constante de tempo τdo crcuto lembre-se que ω 0 1/τ 1/CR para crcutos RC de prmera ordem 153

154 154 Em mutos casos não precsamos substtur s por jωpara compreender o comportamento do crcuto. Em geral, para os crcutos que estaremos estudando, T(s) pode ser expressa na forma: b s b s a s a s a s T n n n m m m m L L ) ( ) ( ) )( ( ) ( ) )( ( ) ( n m m P s P s P s Z s Z s Z s a s T L L Apêndce E: Traçando Respostas em Frequênca de uma manera smples onde a m éuma constante multplcata (não éo ganho, como eremos), Z m são os zeros da função e P n são os pólos da função, sendo p n ω n. Se conhecermos a m, os zeros e os pólos (em nosso curso números negatos reas), usando a técnca de Bode, podemos desenhar a resposta em frequênca do crcuto. onde m n(ordem da função) e as raízes do denomnador são números reas negatos. Nesse caso especal, é conenente expressar T(s) na forma:

155 Para os nossos Crcutos Funções de transferênca de 1ªordem com pólos e zeros sempre reas, portanto na forma geral: as 1 + a0 T ( s) s + ω a0 a0 1 T( s) s + ω ω s/ ω PB (a 1 0) PA (a 0 0) 0 as 1 a1 1 T( s) s s + ω ω s/ ω

156 Resumo das Respostas em Frequênca de Crcutos CTS T( s) K T( s) s T( s) 1 s K Ganho K T(s) K T(s) (db) 20 logk Fase 0 Df T(s) s +20dB/dec Fase 90 Int T(s) 1/s 20dB/dec Fase 90 T( s) 1 + s/ ω 1 T( s) 1 + ( s/ ω ) 0 0 T(s) 1+s/ω 0 freqcorte (f c ): 1/τ +20dB/dec Fase +45 em f c T(s) 1/(1+s/ω 0 ) freqcorte (f c ): 1/τ 20dB/dec Fase 45 em f c 156

157 Resumo das Respostas em Frequênca de Crcutos CTS T( s) K T( s) s T( s) 1 s T( s) 1 + sω 0 1 T( s) 1 + ( s/ ω ) 0 157

158 Procedmentos para construr Curas de Bode 1. Obtenha a função de transferênca H(s). 2. Reescrea a função fazendo tanto o menor termo do numerador como do denomnador serem untáros. 3. Separe a função em seus termos báscos. 4. Identfque a constante, os zeros e o polosda função. 5. Desenhe as curas de Bode para cada um dos termos. 6. Desenhe a cura de Bode global, começando da esquerda para a dreta e somando a nfluênca dos termos em cada ponto. 158

159 Uma Grande Ferramenta: Dagramas de Bode Uma técnca smples para construr a função de transferênca (módulo e fase) quando temos polose zeros reas T ( s) a m ( s Z1)( s Z ( s P )( s P ) L( s ) L( s Z P m n ) ) em db, 20log T(s), cada termo (s+a) equale a: -em módulo : ω log a + ω ou 20log 1 + ( / a) -em fase: 1 Recomenda-se esta, pos para tg ( ω/ a) w w o 20log 1+s/w o ~ 0 e, w>wocresce com 20dB/dec 159

160 Cura de Bode: Para w a, ganho ~0, e para w> a o ganho cresce 20dB/dec Fgura E.1 Curas de Bode para o termo magntude típco. A cura mostrada se aplca para o caso de um zero. Para um pólo, a assíntota para alta frequênca dee ser desenhada com uma nclnação de 6 db/otaa, ou -20 db/dec. OBS: recomenda-se escreer cada termo na forma: (1 + s/a) na função de transferênca T(s), que faclta desenhar o dagrama de Bode. 160

161 Exemplo E.1 10s T( s) 2 5 ( 1 + s/ 10 )( 1 + s/ 10 ) A função jáestána forma (1+s/wo). zeros: s 0 e s!! Obs: normalmente se gnora este na análse. pólos: s e constante multplcata

162 Exemplo E.1 Fgura E.2 Curas de Bode para o Exemplo E.1. wc_nf 100 rad/s Wc_sup rad/s 162

163 Exemplo 1: Trace o Dagrama de Bode para a função: 1. Obtenha a função de transferênca H(s) 2. Reescrea a função fazendo tanto o menor termo do numerador como do denomnador serem untáros. 3. Separe a função em seus termos báscos 4. Identfque a constante, os zeros e o polosda função 5. Desenhe as curas de Bode para cada um dos termos 6. Desenhe a cura de Bode global, começando da esquerda para a dreta e somando a nfluênca dos termos em cada ponto (1)K 3,3 e fase 0º( 10,4dB) (2)Pólo em 30 rad/s e fase -45ºno polo (0ºem 1/10 do pólo e -90ºem 10x o pólo) 163

164 Exemplo 1: Trace o Dagrama de Bode para a função : E a fase? (1)K 3,3 e fase 0º( 10,4dB) (2)Poloem 30 rad/s e fase -45ºno polo(0ºem 1/10 do polo e -90ºem 10x o polo) 164

165 Exemplo 2: Trace o Dag. de Bode para a função: 1. Obtenha a função de transferênca H(s); 2. Reescrea a função fazendo tanto o menor termo do numerador como do denomnador serem untáros; 3. Separe a função em seus termos báscos 4. Identfque a constante, os zeros e o pólos da função; 5. Desenhe as curas de Bode para cada um dos termos; 6. Desenhe a cura de Bode global, começando da esquerda para a dreta e somando a nfluênca dos termos em cada ponto. (1)K 0,1 e fase 0º( -20dB) (2)Pólo em 10 rad/s com -20dB/dece fase -45ºno pólo (0ºem 1/10 do pólo e -90ºem 10x o pólo) (3)Pólo em 100 rad/s com -20dB/dece fase -45ºno pólo (0ºem 1/10 do pólo e -90ºem 10x o pólo) (4)Zero em 1 rad/s com +20dB/dece fase +45ºno pólo (0ºem 1/10 do pólo e -90ºem 10x o pólo) fnal 165

166 Exemplo 2: Trace o Dag. de Bode para a função: (1)K 0,1 e fase 0º( -20dB) (2)Pólo em 10 rad/s com -20dB/dece fase -45ºno pólo (0ºem 1/10 do pólo e -90ºem 10x o pólo) (3)Poloem 100 rad/s com -20dB/dece fase -45ºno pólo (0ºem 1/10 do pólo e -90ºem 10x o pólo) (4)Zero em 1 rad/s com +20dB/dece fase +45ºno pólo (0ºem 1/10 do pólo e -90ºem 10x o pólo) 166

167 Análse da fase cura de Bode,para pólo. Caso for zero: (s + a), a fase crescerá com nclnação de 45º/dec). 167

168 T Exemplo 10s ( s) 2 5 ( 1 + s/ 10 )( 1 + s/ 10 ) fnal φ1 90 Fase de wc_nf 100 rad/s +45º Fase de wc_sup rad/s -- 45º 168

169 Amplfcadores com Transstores Aula

170 PSI 2306 Eletrônca Programação para a Prmera Proa 170

171 7ª Aula: Parte 1: Teorema de Mller Aofnal da7 a aula ocêdeeráestaraptoa: - Estabelecer o crcuto para pequenos snas para análse em frequêncas - Traçar curas de Bode (resposta em frequênca) para crcutos amplfcadores BJT e FET 171

172 Uma Ferramenta Adconal: o Teorema de Mller K I I 2 1 V V KV I Z Z V 0 KV V KV I Z Z Z

173 Exemplo 6.7: Encontre o crcuto equalente de Mller para Z1MΩe para Z 1 pf. 1MΩ ou 1 pf 173

174 Exemplo 6.7: Encontre o crcuto equalente de Mller para Z1MΩe para Z 1 pf. 1MΩ Z 1MΩ Z 1 9, 9kΩ 1 K Z 2 Z 1MΩ 0, 99MΩ 1 1/ K 1 + 1/ 100 Vo Vo V 100 V V V Z1 Z + R sg sg 1 sg z Vo 9, , 7V V V 9, sg 174

175 Exemplo 6.7: Encontre o crcuto equalente de Mller para Z1MΩe para Z 1 pf. 1pF Z 1 Z 2 Z 1/ sc 1/ s( 101C ) 1 K Z / K 1, 01sC s( 1, 01C ) Vo Vo V 1/ sc1 100 V V V 1 / sc + R sg sg 1 sg Vo V 1 + scr 1 + s 1, sg f 1 sg 3bB , 6Hz 2π 1,

176 Amplfcadores com Transstores MOS Aula

177 PSI 2306 Eletrônca Programação para a Prmera Proa 177

178 9ª Aula: Estudo do Amplfcador Fonte Comum Aofnal destaaula ocêdeeráestaraptoa: - Analsar a resposta em frequênca do Amplfcador Fonte Comum - Compararo desempenhoemfrequêncade Amplfcadorescom transstores Bpolares e FETs - Decdrquala melhorconfguraçãode amplfcaçãoe qualtpode transstor utlzar para uma determnada aplcação 178

179 Confgurações Báscas de Amplfcadores MOS em CIs * Recaptulação * carga ata Fonte Comum (FC) Porta Comum (PC) Dreno Comum (DC ou segudor de fonte) 179

180 Como Amplfcador o MOS opera na regão de saturação * Recaptulação * V DS > V GS -V t I D pratcamente constante e gual a I D quando DS GS -V t 180

181 NMOSFET Equações de I D f(v GS, V DS ) de 1 a Ordem Regão Trodo: 0< V DS V GS -V t Parabólca I D k n W L 2 V DS ( VGS Vt ) VDS 2 Lnear ( se V DS << V GS -V t ) I r D DS µ C 1 n ox µ C n W L ox ( W L GS ( V GS t ) V DS t ) Regão de Saturação: 0< V GS -V t V DS I D W L ( V V ) 2 GS t n ox k ondek n n µ n.cox xox 2 µ ε (Parâmetro de Transcondutânca do processo [A/V 2 ]) Regão de Corte: V GS V t ou V GS -V t 0 I D 0 181

182 Modelos Equalentes de Crcutos (Regão de Saturação) Pequenos Snas GS Pequenos Snas! << 2 ( V ) GS V t I g D m W k n L I V DS GS ( V V ) GS 2 k n. t W L 2.(V GS V ) t r o V I A D 182

183 Modelos Equalentes de Crcutos (Regão de Saturação) Pequenos Snas GS Pequenos Snas! << 2 ( V ) GS V t g m r o I V V I A D DS GS k n. W L.(V GS V ) t Outras maneras de expressar g m g m 2k n. W L. I D g m V 2ID V GS t 183

184 Modelos Equalentes de Crcutos (Regão de Saturação) Pequenos Snas 1/ r o I D V A (negato) r o V I A D 184

185 Estudo do amplfcador com MOS: resposta em baxas e altas frequêncas 4.8 Capactâncas nternas do transstor MOS Há capactânca de porta e de junções que dependem do ponto de operação, e resstêncas da fonte e dreno (não consderadas nesta análse, SPICE leará em conta) 185

186 4.8.1 Modelo para altas frequêncas Perfl do MOS Fgure 4.47 (a) Modelo de crcuto equalente para alta frequênca do MOSFET. (b) O crcuto equalente para o caso em que a fonte está lgada ao substrato (corpo). (c) O modelo de crcuto equalente de (b) com C db neglgencada (para smplfcar a análse). 186

187 4.8.4 A FREQUÊNCIA DE GANHO UNITÁRIO DO MOSFET (f T ) Fgure 4.48 Dagrama para determnar o ganho de curto-crcuto, I o /I. frequênca angular para módulo de ganho untáro. 187

188 4.8.5 SUMÁRIO DO MODELO DE PEQUENOS SINAIS DO TRANSISTOR MOS Tabela

189 Resposta em frequênca do Amplfcador FC Fgure 4.49 (a) Amplfcador Fonte- Comum Capactatamente acoplado. (b) Dagrama da resposta em frequênca do amplfcador delneado em (a) mostrando as três faxas de frequênca de nteresse. 189

190 Modelos Equalentes de Crcutos (Regão de Saturação) Pequenos Snas - frequêncas médas - recaptulação A V d gs Ganho de Tensão g m ( RD // ro // RL ) W gm k n..(vgs V t) L r o V I A D 190

191 Modelagem do Efeto de Corpo (Usando como explo. Amplf. Porta Comum) uma segunda porta... (backgate) Fonte não estáno terra, mas substrato está!!! I D V SB ( V V ) W GS t k n??? L

192 Efeto da Polarzação do Substrato nas Equações da Regão de Saturação V DS > V GS -V t uma segunda porta... (backgate) 192

193 Como modelar o Efeto de Corpo? I D k n W L W ( V V ) GS 2 t 2 V t V 0 t + γ[ 2. φ + V ( V { }) GS V t 0 + γ[ 2. ϕf + VSB 2. ϕf ] ID kn L 2 f SB 2 2. φ ] f Lnearzando: Transcondutânca (V GS ): Transcondutânca de corpo (V SB ): g m I V I DS GS W k n..(v L GS V) W V V ( χ) DS t g mb k n..(v GS t). gm. VBS L VBS t Vt γ χ V ϕ + V BS f BS, onde 2qN ε γ A s e 0,1 χ 0,3 C ox 193

194 W d kn L ( ) 2 GS 2 ( ) + ( ) d d1 GS d 2 t Modelagem do Efeto de Corpo t I W g k..(v V) g I g DS gmb g m. VBS χ Resumndo DS m n GS t VGS L γ γ A, ϕf + VBS C ox ( χ) ds 2 2qN ε s ds1 mb bs m gs 194

195 Amplfcador Fonte Comum Fonte está no terra? -se freq. médas, sm -se baxas ou altas freq, não. 195

196 Amplfcador Fonte Comum Análse em Freq. Médas Fonte está no terra!!! (para peq snas em freq. médas) R R n G // R R r out D o // // A g ( R r R ) m D o L 196

197 Amplfcador Fonte Comum Análse em Baxas e Altas Frequêncas? Altas Frequêncas Baxas Frequêncas Fonte está no terra? (não para pequenos snas em BF sm para peqsnas em AF) Mas e as capactâncas nternas? 197

198 Amplfcador Fonte Comum Análse em Baxas e Altas Frequêncas: Capactâncas Internas C sb C gs C gd C db C gd C db C sb C gs 198

199 Amplfcador Fonte Comum Análse em Baxas e Altas Frequêncas: Capactâncas Internas C gd C db C sb C gs 199

200 Amplfcador Fonte Comum Análse em Baxas e Altas Frequêncas: Capactâncas Internas 200

201 Amplfcador Fonte Comum Análse em Baxas e Altas Frequêncas? Fonte está no terra? (para peq snas) 201

202 Amplfcador Fonte Comum Análse em Baxas e Altas Frequêncas? BW BW f f BW f H H L 202

203 Amplfcador Fonte Comum Resposta em Altas Frequêncas Fonte está no terra? (para peq snas) 203

204 Amplfcador Fonte Comum Resposta em Altas Frequêncas f médas e em f H, I gb << g m V gs V O g RV ' m L gs I sc ( V V ) gd gd gs o sc gd Vgs sc ( 1 + g R ) V gd ( gmrv L gs) m L gs 204

205 Amplfcador Fonte Comum Resposta em Altas Frequêncas f médas e em f H, I gb << g m V gs V O g RV I sc ( V V ) gd gd gs o sc gd Vgs ' m L gs sc ( 1 + g R ) V gd ( gmrv L gs) m L gs 205

206 Amplfcador Fonte Comum Resposta em Altas Frequêncas aplcando teorema de Mller I sc ( 1 + g R ) V gd gd m L gs Mller Z eq 1 scgd 1 1 ( g R ) sc ( 1 + g R ) m L gd m L C eq C C ( 1 + g R ) eq gd m L 206

207 Amplfcador Fonte Comum Resposta em Altas Frequêncas - aplcando teorema de Mller I sc ( 1 + g R ) V gd gd m L gs Mller Z eq 1 scgd 1 1 ( g R ) sc ( 1 + g R ) m L gd m L C eq C C ( 1 + g R ) eq gd m L 207

208 Resposta em Frequênca de um PB A 1 com 1 ω0 1 + j ω τ ω 0 K T( s) 1 + ( s/ ω ) T( jω) T( jω) 0 K 1 + j( ω/ ω 0 ) K 1 + ( ω/ ω ) 0 2 T( j ω ω 0 ω) K 1 φ( ω) tg ( ω/ ω0) Na freq. de corte: T( j ω ) K/ 2 fc φ(ω) fc o

209 Amplfcador Fonte Comum Resposta em Altas Frequêncas - aplcando teorema de Mller T( s) A A 1 ω H R C f H sg n M G M RG R + R s/ ω sg H g R ' m L ' C C + C ( 1 + g R ) n gs gd m L R R R sg sg G ωh 1 2π 2 πc ( R // R ) n G // sg 209

210 Amplfcador Fonte Comum - Resposta em ALTAS Frequêncas g r o C C m 1mA/A 150kΩ gs gd 1pF 0, 4pF Solução: onde: 15kΩ Na Lousa 4, 7MΩ 15kΩ Então: A capactânca equalente pode ser dada por: A capactânca total de entrada pode ser dada por: E a frequêncade corte superor pode ser dada por: 210

211 PSI 2306 Eletrônca Programação para a Prmera Proa 211

212 9ª Aula: Estudo do Amplfcador Fonte Comum Aofnal destaaula ocêdeeráestaraptoa: - Analsar a resposta em frequênca do Amplfcador Fonte Comum - Compararo desempenhoemfrequêncade Amplfcadorescom transstores Bpolares e FETs - Decdrquala melhorconfguraçãode amplfcaçãoe qualtpode transstor utlzar para uma determnada aplcação 212

213 Amplfcador Fonte Comum Resposta em BAIXAS Frequêncas Na Lousa 213

214 Amplfcador Fonte Comum Resposta em BAIXAS Frequêncas Baxas Frequêncas Na Lousa Baxas Frequêncas Fonte está no terra? Se analsarmos C C1, C C2 e C S separadamente: -Para C C1 e para C C2 está -Para C S não está 214

215 Resposta em Frequênca de um PA A 1 com 1 ω τ 0 1 j ω0 ω Ks T ( s) s + ω 0 K T( jω) 1 jω 0 / ω T( jω) K ω ω 0 T( jω) K 1 + ( ω / ω) 0 2 φ 0 1 ( ω) tg ( ω / ω) Na freq. de corte: T( j ω ) K/ fc 2 φ(ω) fc o 45 Cada capactor ntroduz um termo do tpo: s s + ω 0 215

216 Amplfcador Fonte Comum Resposta em BAIXASFrequêncas: efeto solado de C C1 Vamos fazer a análse dretamente no crcuto: consdera-se C C2 e C S curto-crcutados. R G Vg Vsg R G + R sg s ω f ω P1 0 P1 1 C ( R + R ) C1 G sg 1 2 πc ( R + R ) C1 G sg s 1 + C ( R + R ) C1 G sg 216

217 Amplfcador Fonte Comum Resposta em BAIXASFrequêncas: efeto solado de C C2 Vamos fazer a análse dretamente no crcuto: consdera-se C C1 e C S curto-crcutados. R D + 1 sc C 2 gmgsrd R L Vo gmgsrd R L R D D L Vo gmgs R D + R L s f P 3 R R R L sc 1 2 πc ( R + R ) C 2 D L C 2 s 1 + C ( R + R ) C 2 D L 217

218 Amplfcador Fonte Comum Resposta em BAIXASFrequêncas: efeto solado de C S Vamos fazer a análse dretamente no crcuto: consdera-se C C1 e C C2 curto-crcutados. g, g + g m m mb V g, d d g m Vg 1 1, + g sc m s g, m s + C // V ( R R ) o d D L s s Vo RG, s gm ( RD // RL ) V, sg RG + Rsg gm s + C f P 2 1 g, 2π( m ) C s s 218

219 Amplfcador Fonte Comum Resposta em BAIXASFrequêncas consderando C C1, C C2 e C S Consderando a ação dos polos ndependentes: V o R G s s s gm( RD // RL) V sg RG R + sg s + ωp1 s + ωp 2 s + ωp 3 Na Lousa Note que noamente consderamos o poloem C S como o mas mportante Dcas para determnar os polose f L em crcutos: Reduza V sg a zero Consdere o efeto de cada capactor separadamente, ou seja os outros caps são curtos Para cada capactor ache a resstênca total sta entre seus termnas. Essa resstênca multplcada pelo C dáa constante de tempo do crcuto 219

220 PSI 2306 Eletrônca Programação para a Prmera Proa 220

221 7ª Aula: Parte 2 : RespostaemAltasFrequêncasde AmplfcadoresTBJ -EC Aofnal da7 a aula ocêdeeráestaraptoa: - Explcaro comportamentoemfrequêncade amplfcadores enolendo transstores(tbj e FET) - Explcar o comportamento do TBJ em altas frequêncas - Traçar a resposta em frequênca do Amplfcador TBJ EC nafaxade altasfrequêncas, determnandoa frequênca de corte superor de operação 221

222 Capactâncas no TR Bpolar de Junção C µ C π B r x Modelo π-híbrdo do TBJ para altas frequêncas 222

223 Ganho de Corrente no TBJ consderando f A A s s c b c ( gm sc µ ) V π V π b ( r π // C π // C µ ) 1/ r π b + sc π + sc gm sc c µ gm qdo gm sc 1/ r + sc ( + C ) 1/ r + sc ( + C ) b π π µ π π µ gmrπ β0 As hfe 1 + sc ( + C ) r 1 + sc ( + C ) r π µ π π µ π µ µ 223

224 g mr π β 0 A s h fe 1 + sc ( + C ) r 1 + sc ( + C ) r π µ π π µ π g C m h fe qdo f T 2 π ( π + C µ 1 ) 224 Ganho de Corrente no TR Bpolar consderando f

225 PSI 2306 Eletrônca Programação para a Prmera Proa 225

226 7ª Aula: Parte 2 : RespostaemAltasFrequêncasde AmplfcadoresTBJ -EC Aofnal da7 a aula ocêdeeráestaraptoa: - Explcar o comportamento em frequênca de amplfcadores enolendo transstores(tbj e FET) - Explcar o comportamento do TBJ em altas frequêncas - Traçara respostaemfrequêncado AmplfcadorTBJ EC na faxade altasfrequêncas, determnandoa frequêncade corte superor de operação 226

227 Resposta em frequêncado AmplcadorEmssor Comum 227

228 Resposta em Frequênca do Amplcador Emssor Comum (Aulas 7 e 8) 228

229 Resposta em Frequênca do Amplcador Emssor Comum (Aulas 7 e 8) 229

230 Resposta em frequênca do Amplcador Emssor Comum em Altas Frequêncas Qual o Ganho de Tensão? 230

231 Resposta em frequêncado AmplcadorEmssor Comum em Altas Frequêncas 231

232 Resposta em frequêncado AmplcadorEmssor Comum em Altas Frequêncas 232

233 Resposta em frequênca do Amplcador Emssor Comum em Altas Frequêncas f médas e em f H, I µ << g m V π V O g m ' RV L π Para determnar o ganho de tensão, qual a relação entre V π e V sg? 233

234 Resposta em frequêncado AmplcadorEmssor Comum em Altas Frequêncas V O g RV ' m L K g R π ' m L 1 sc µ 1 Z1 Zeq ( 1 ( g R ) sc ( 1 + g R ) m C C ( 1 + g R ) eq µ m L L µ m L 234

235 Resposta em frequêncado AmplcadorEmssor Comum em Altas Frequêncas V π V ' sg s V 1 ' sg ' / ω scnrsg e Vo gmrlv π V V O sg R B RB + R sg r π rπ g + r + x R ' m L ' ( Rsg// RB) 1 + scnrsg 1 235

236 Resposta em frequêncado AmplcadorEmssor Comum em Altas Frequêncas V V O sg R B R + B R sg r π rπ + r + x g R ' m L ' ( Rsg// RB) 1 + scnrsg 1 A M (db) f H 2π C 1 n R ' sg C C + C ( 1 + g R ) n π µ m L 236

237 237 Resposta em frequêncado AmplcadorEmssor Comum pf C V V MHz f r ma I V V V R R R R A T x EE CC sg L B C Ω Ω Ω Ω Ω µ β k k k k?? H M f A Exemplo 5.18 (p.309)

238 Exemplo 5.18 Resolução O transstor estápolarzado com IC 1 ma. Portanto, os alores de seus parâmetros para o modelo p- híbrdo são O ganho de tensão em freqüêncas médas é Com Portanto, e, ou, Para determnar f H prmero deemos encontrar Cn: e, a resstênca efeta de fonte R sg: Portanto, 238

239 Amplfcadores com Transstores TBJs Aula