Transistor Bipolar de Junção TBJ Cap. 4 Sedra/Smith Cap. 8 Boylestad Cap. 10 Malvino

Transcrição

1 Transstor Bpolar de Junção TBJ Cap. 4 Sedra/Smth Cap. 8 Boylestad Cap. 1 Malno Amplfcador C Notas de Aula SL 313 Crcutos letrôncos 1 Parte 6 1 o Sem/216 Prof. Manoel

2 Análse de Amplfcadores Báscos Amplfcador de estágos smples : 1 TBJ por amplfcador. mssor Comum Confgurações báscas : Base-Comum Coletor-Comum C BC CC Objetos : Impedânca de ntrada ( Z ) Impedânca de Saída ( Z ) Ganho de Tensão A Ganho de Corrente A esposta em Frequênca ( Crcutos letrôncos 2) Procedmentos : Modelos Pequenos Snas e Análse de Crcutos létrcos CA

3 Amplfcador mssor-comum sta confguração já fo estudada em áros exemplos. A segur é mostrada uma confguração com polarzação por fonte de corrente CC no emssor. Os capactores são consderados de capactânca nfnta. O capactor C conecta portanto o emssor ao Terra para qualquer snal CA. O snal da fonte é aplcado entre a Base e Terra(mssor) e é retrado entre Coletor e Terra(mssor). As mpedâncas de entrada e de saída são ndcadas por e. Fgura 2.65 Confguração de Amplfcador em mssor-comum.

4 Análse do caso mssor-comum Para o crcuto em questão o equalente modelo e dsposção para pequenos snas é tal como a segur. Aqu usou-se para be e n / out para /. o Fgura 2.66 Crcuto equalente da Confguração de Amplfcador em mssor-comum para análse CA. Neste caso, o ganho de tensão será obtdo em relação a s, portanto nclundo a resstênca nterna da fonte. OBS. A fonte s e s podem ser o equalente de Théenn de um estágo amplfcador anteror, com saída s e mpedânca de saída s (as quas se tornam entrada deste estágo).

5 Ganho de Tensão Pela nspeção do crcuto, obsera-se que ou ( be )éumaparcelada tensão da fonte CA no dsor ressto ( S + r. r r s s No crcuto a resstênca C é a únca carga do amplfcador, embora pudesse haer uma carga L conectada ao coletor atraés do capactor C C, portanto : // r A g gm ) C m C // ( r (2.44) (2.45) Usando de (2.45), e lembrando que r g m tensão da fonte S (t) para o coletor saída (t) : A s r r ( g ) // r // C m C s s r s r, chega-se ao ganho de (2.46) Seafonteouoestágoanterorter s << r, como desejáel, então A será ndependente de : As ( gm) C // r (2.47) s

6 Ganho de Corrente Obserando-se que a corrente de carga é uma parcela fonte de corrente no coletor atraés do dsor de corrente (r // C ), chega-se a : A m ( C r ) b C ( g r r r ). r (2.48) Impedâncas de ntrada e de Saída Por nspeção dreta do crcuto, obtém-se : r r // C (2.49) (2.5)

7 esumo da Confguração mssor-comum No caso de r >> C, como é geralmente o caso, pode-se obter expressões aprox-madas dos índces de desempenho do amplfcador C : A A g C m C (2.51-a) (2.51-b) (2.51-c) Talcomojáesclarecdoanterormente,o do TBJ representa o Ganho de Corrente em mssor-comum. m resumo pode-se delnear a seguntes propredades do caso da confguração em mssor Comum ( C ) : A A : de níel eleado; : também de alor eleado; : de alor moderado; : de alor eleado (desantagem!!).

8 xemplo 2.12 Se na fgura 2.65 = 1, I =1mA, C = S =5k e V A = 1V, obter : (a) os ganho de tensão e de corrente e as mpedâncas de entrada e de saída; (b) Se uma carga L =5k for lgada no capactor C C, re-aale o ganho de tensão. Solução : Parâmetros do modelo : I C I I 1,99 ma Ganho de Tensão Total : (eq. (2.46)) A r 1 s C // 5 //11 k 63,3 r (5 2,525)k V/V g r r m I V V I V I T B A C C T 39,6 ma/v VT 2525 I 11 C k Ganho de Corrente : (eq.(2.48)) A r 11k 1 (11 5)k C r 95,3 A/A Impedânca de ntrada e Saída : eqs. (2.49) e (2.5) r ( 2525 // C r ) 4,76 k

9 Solução (b) Carga L : xemplo 2.12 Cont. A confguração do estágo de saída do amplfcador passa a ser como a segur, onde L aparece em paralelo com C ecomr para efeto da análse CA de pequenos snas: Fgura 2.67 stágo de saída do exemplo 2.12 com L. A // r 15// L // C 5//11 k 32,42 r (5 2,525)k s V/V O ganho de corrente A e a mpedânca de saída também são afetadas por esta mudança. Obter A e out

10 Amplfcador C com resstênca de emssor A nclusão de um resstor no termnal de emssor permte alterar alguns índces de desempenho do Amplfcador C. No crcuto a segur o termnal de emssor não é mas lgado dretamente ao Terra, mas atraés de e C. Uma carga L pode ou não estar conectada no coletor. Fgura 2.68 Confguração de amplfcador C com.

11 Análse do caso C com Neste caso, é mas adequado o uso de um dos modelos tpo T. Desde que r é normalmente grande, seu efeto pode ser desprezado e a confguração de modelo CA de pequenos snas com modelo tpo T com fonte de corrente controlada por corrente fca sendo : Fgura 2.69 Crcuto equalente CA.

12 No estágo de mssor-base, tem-se : Análse do caso C com e ( re) (2.52) e, se : b (1 ) e e ( 1) (2.53) então : b b ( 1)( re ) (2.54) ou seja, se torna (+1) ezes maor que o caso sem. Pode se mostrar anda : com 1 r e ( sem ) (1 g m )( sem ) (2.55) Uma mpedânca de entrada eleada em um amplfcador é sempre desejada.

13 Análse do caso C com Para o ganho de tensão, tem-se ncalmente (com L = ): e, ( e ) C A c C r e C r e (2.56) (2.57) Desde que éumaparceladatensãodafonte s, pode-se obter o ganho total em relação à fonte como sendo : s s (2.58) A s s s C ( 1)( r e ) (2.59) Obsera-se aqu que o ganho é um pouco menor, porém é mas mune à arações de. Já que éumaparcelade s, esta tensão pode ser grande. Pode-se anda demonstrar que o ganho de corrente e a mpedânca de saída não se alteram.

14 esumo do caso C com Do estudo anteror, as característcas do amplfcador C com em relação ao caso sem podem ser ctadas como sendo : ( 1 g m ) : aumenta por uma fator ; A : não se altera; : ganho de tensão dmnu; : menos dependente de ; A : não se altera; esposta em frequênca melhor.

15 xercíco 2.1 Usando os dados do xemplo 2.12, aale qual deerá ser o alor de na fgura 2.68 para que o amplfcador apresente uma mpedânca de entrada 4 ezes maor que a da fonte. Para esta confguração, aale A, A e. Se dee ser no máxmo 5mV, aale qual o alor máxmo de s no caso SM e COM. (xercíco 4.32-Sedra. Pg.274)

16 xercíco 2.11 Para o crcuto C a segur : ( a ) Aale as expressões de ganhos e de mpedâncas; ( b ) Se r for desprezado, calcule os ganhos e mpedâncas; ( c ) Se r for tal como ndcado, recalcule os resultados em ( b ). Fgura 2.7 xercíco 2.11.

17 xercíco 2.12 Para o crcuto C a segur : ( a ) Aale as expressões de ganhos e de mpedâncas; ( b ) Se r for desprezado, calcule os ganhos e mpedâncas; ( c ) Se V A =125V, obtenha r e recalcule os resultados em ( b ). Fgura 2.71 xercíco 2.12.

18 xercíco 2.13-a O amplfcador a segur é formado por dos estágos dêntcos em C. Se V CC =15V, 1 =1k, 2 =47k, =3k9, C =6k8 e =1, obtenha: a) A tensão e corrente nos coletores de Q 1 e Q 2 ; b) crcuto completo equalente de pequenos snas; c) n1 e ( b1 / s ) com S =5kd) n2 e ( b2 / b1 ); e) ( / b2 ) com L =2kf) Ganho global ( / s ). Fgura 2.72 (a) : xercíco 2.13-a.

19 xercíco 2.13-b O Amplfcador abaxo usa um TBJ com = 2. ( a) ncontre a Tensão CC de coletor V C ; ( b) ncontre as mpedâncas de entrada 1 e 2 ; (c ) ncontre o ganho de tensão global ( s / s ); (d ) Se é desejado que o seja ±,4V que alores são requerdos para s e para b ndcados na fgura Fgura 2.72 (b) : xercíco 2.13-b.

20 xercíco 2.13-c O para o amplfcador abaxo: ( a ) ncontre a corrente I CQ e a tensão de coletor V CQ ; ( b ) Usando modelo equalente T para pequenos snas, encontre o ganho ( / ). Fgura 2.73 (c) : xercíco 2.13-c.

21 Bblografa Conteúdo : SDA : Pgs. 268 a 274 BOYLSTAD : (Cap. 8) MALVINO : 318 a 343 xercícos : SDA : xs 29 ao 33 Pgs BOYLSTAD : xs. 1 ao 1 Pgs MALVINO : 1 ao 17 Pgs