Resposta em Frequência de Amplificadores. Aula 10 Prof. Nobuo Oki

Transcrição

1 Resposta em Frequência de Amplificadores Aula 10 Prof. Nobuo Oki

2 Considerações Gerais (1) Polo Simples Efeito Miller Multiplicador do capacitor usando efeito Miller

3 Considerações Gerais (2) Aplicabilidade do Teorema de Miller Se o caminho do sinal entre X e Y é único e através da impedância Z, então o teorema de Miller não se aplica. O teorema de Miller é útil nos casos onde há uma impedância em paralelo com um caminho do sinal principal.

4 Associação de Pólos com Nós Quando não houver interação entre os polos, então pode-se associar um polo a cada nó. A função de transferência é dada por Quando houver interação isto não é válido.

5 Modelo a Pequenos Sinais do Transistor MOS considerando os Capacitores Parasitas As capacitâncias parasitas que ocorrem no transistor MOS são mostradas na figura abaixo. Podendo ser representada por O modelo a pequenos sinais torna-se

6 Exemplo de associação de polos com nós Exemplo: Calcule a função de transferência da configuração porta comum mostrada na figura abaixo, desprezando-s o efeito de modulação de comprimento de canal. Solução: Neste caso as capacitâncias que determinam os pólos estão conectadas na entrada X e na saída Y. No nó X, Cs=C GS1 +C SB1, resultando no pólo Similarmente, para o nó Y, C D =C DG +C DB, resultando no polo Resultando na função de transferência total dada por Obs. Caso seja considerado o efeito de modulação de comprimento de canal haverá uma interação através de r o o que invalida o método utilizado.

7 Resposta em Frequência do Estágio Fonte Comum (1) O estágio fonte comum possui uma impedância de entrada alta e fornece um ganho de tensão, requerendo tensões baixas para seu correto funcionamento. Assim é frequentemente utilizado em projetos analógicos e a análise de sua resposta em frequência é um parâmetro de interesse. Os polos do amplificador mostrado na figura acima, se for desprezado a interação entre a entrada e a saída, e for aplicado o teorema de Miller sobre C GD Para cálculo da função de transferência exata, utiliza-se o modelo acima

8 Resposta em Freqüência do Estágio Fonte Comum (2) Pode-se também calcular o zero desta função de transferência

9 Resposta em Freqüência do Estágio Fonte Comum (3) Em aplicações de alta freqüências, o cálculo da impedância de entrada também é importante. Podese utilizar o circuito da Figura abaixo, como uma aproximação de primeira ordem Na figura a) o circuito utilizado para determinar o impedância de entrada; na figura b) a forma de determinação da impedância de entrada; e na figura c) uma aproximação considerando C GD de valor alto. Pode-se então determinar a impedância de entrada, obtendo-se A impedância de entrada real é esta impedância em paralelo com 1/(C GS s).

10 Resposta em Freqüência do Estágio Dreno Comum ou Seguidor de Fonte(1) Os estágios dreno comum podem ser utilizados como deslocadores de nível ou buffers, afetando o comportamento em altas freqüências de todo o circuito. Considere o circuito mostrado abaixo Considerando o circuito a pequenos sinais mostrados na figura b) obtêm-se assumindo

11 Resposta em Freqüência do Estágio Dreno Comum ou Seguidor de Fonte(2) A impedância de entrada pode ser calculada com auxílio do circuito mostrado abaixo. Inicialmente desconsiderando C GD, tem-se Para baixas freqüências, (como o calculado com o efeito Miller) Para altas freqüências Para altas freqüências, a impedância total de entrada inclui C GD em paralelo com a combinação série de C GS e C L e uma resistência negativa igual a -g m /(C GS C L ω 2 ).

12 Resposta em Freqüência do Estágio Dreno Comum ou Seguidor de Fonte(3) A impedância de saída do seguidor de fonte é também um parâmetro de interesse. Se o efeito de corpo for desprezado e também C SB e C GD, obtêm-se o seguinte circuito equivalente para baixas freqüências. para altas freqüências. A impedância de saída é uma indutância dependente da impedância de fonte, RS!

13 Resposta em Freqüência do Estágio Dreno Comum ou Seguidor de Fonte (4) O comportamento indutivo da impedância de saída da configuração seguidor de fonte, pode causar oscilação no circuito quando acionado por uma onda quadrada, como mostra o circuito abaixo.

14 Resposta em Freqüência do Estágio Porta Comum A configuração porta comum pode ser analisada tendo sua saída e entrada isoladas se o efeito de modulação de comprimento de canal for desprezado. Assim, a sua função de transferência pode ser obtida como sendo Uma propriedade importante deste circuito é que ele não é afetado pelo efeito Miller, podendo trabalhar em altas freqüências. No entanto possui impedância baixa que pode ser dada por sendo

15 Resposta em Freqüência do Estágio Cascode (1) Se o estágio cascode é utilizado como uma fonte de corrente, o comportamento de sua impedância de saída com a freqüência é um parâmetro de interesse. Desprezando C GD1 e C Y, ela é dada por onde

16 Resposta em Freqüência do Par Diferencial (1) Calculando inicialmente a resposta em freqüência para sinais de modo comum, tem-se

17 Resposta em Freqüência do Par Diferencial (2) Obtendo-se Verificando-se uma dependência do ganho de modo comum com relação a freqüência. Assim se a fonte de alimentação possui ruído e há descasamento no circuito tem-se

18 Resposta em Freqüência do Par Diferencial (3) Considerando-se uma configuração com saída diferencial tem-se O comportamento em freqüência do circuito é determinado pelo polo dominante que é dado pela capacitância de carga C L e a resistência vista por ela, r o1 //r o2.

19 Resposta em Freqüência do Par Diferencial (4) Para o par diferencial com espelho de corrente como carga tem-se sendo e