Análise do TBJ para pequenos sinais
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- Esther Galvão Macedo
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1 EN2719 Dspstvs Eletrôncs UL 18 nálse d TBJ para pequens snas Prf. drg ena Muñz rdrg.munz@ufac.edu.r T1 2018
2 EN 2719 Dspstvs Eletrôncs Cnteúd nálse sem esstênca da fnte e resstênca de carga nálse nclund S e L Sstemas em cascata 2 2
3 EN 2719 Dspstvs Eletrôncs nálse TBJ para pequens snas Cnfguraçã emssr-cmum (plarzaçã fxa) Capactres sã cnsderads curt-crcut nas frequêncas de nteresse. Fntes de tensã sã cnsderadas cm curtcrcut, vst que nã há cnteúd de snal em uma fnte de DC deal (fnte DC tem tensã dealmente cnstante). Cm estas cnsderações tem-se crcut da fgura: 3 3
4 EN 2719 Dspstvs Eletrôncs Susttuçã d mdel equvalente r e resulta em: nálse TBJ para pequens snas Devem determnar-se prmer s parâmetrs β, r e e r O valr de β pde ser determnad de dversas frmas, nclusve da flha de dads. O valr de r e é determnad da análse cc d sstema. r é td das flhas de dads u das característcas d transstr. 4
5 EN 2719 Dspstvs Eletrôncs nálse TBJ para pequens snas mpedânca de entrada: Da fgura anterr: Z B βr e Ohms Na mara ds cass, B >> βr e (pr um fatr de 10). Prtant: Z β re mpedânca de saída: Cm 0, 0 : Z c r Ohms Cnsderand r 10 c : Z c 5
6 EN 2719 Dspstvs Eletrôncs Ganh de tensã: r e C estã em paralel. ssm: -β ( c r ), e /(β r e ) nálse TBJ para pequens snas β βr e ( C r) r 10 C : re C Ganh de crrente: Pela regra d dvsr de crrente: ( r)( β r + c ) 6
7 E dad pr: EN 2719 Dspstvs Eletrôncs nálse TBJ para pequens snas ( B)( ) B + βre Susttund esta equaçã na equaçã de : βbr ( r + C)( B + βre) N cas de r 10 C e B 10βr e : βbr r)( ( B ) β lgumas vezes calculad cm: (eq d lvr): v Z L 7
8 EN 2719 Dspstvs Eletrôncs nálse TBJ para pequens snas elaçã de fase: O snal negatv na equaçã d ganh de tensã ndca que há um deslcament de fase de 180º entre s snas de entrada e saída: 8
9 EN 2719 Dspstvs Eletrôncs nálse TBJ para pequens snas exercíc: Determne r e, Z, Z, v e cm r 9
10 EN 2719 Dspstvs Eletrôncs nálse d TBJ para pequens snas Plarzaçã pr dvsã de tensã O crcut r e equvalente mstrad a segur nã nclu a resstênca E devd a curt-crcut fet pel capactr. 10
11 EN 2719 Dspstvs Eletrôncs nálse d TBJ para pequens snas mpedânca de entrada: mpedânca de saída: Z C r Se r 10 C Z β re Z C 11
12 EN 2719 Dspstvs Eletrôncs nálse d TBJ para pequens snas Ganh de tensã: v v ( β)( C r) βr e C r re Cm r 10 C : r e C Ganh de crrente: equaçã para tem mesm frmat daquele da plarzaçã fxa ( em lugar de B ): Cm (r βr + C)( + βr e) r 10 C, 10 β βre 12
13 EN 2719 Dspstvs Eletrôncs nálse d TBJ para pequens snas Plarzaçã EC cm plarzaçã de emssr Cas a resstênca de emssr nã sfra desv d capactr, a análse prssegue da segunte frma: 13
14 EN 2719 Dspstvs Eletrôncs nálse d TBJ para pequens snas mpedânca de entrada: re + ee re + ( +1) Z β β β Z βre + (β + 1 ) E β E E Z B Z mpedânca de saída: Desprezand efet de r : Z C 14
15 15 EN 2719 Dspstvs Eletrôncs Ganh de tensã: nálse d TBJ para pequens snas C C β Z Cm: C Z β ssm: E e C C v r Z + β E C v
16 16 EN 2719 Dspstvs Eletrôncs Ganh de crrente: Pr dvsã de crrente na entrada: nálse d TBJ para pequens snas B B Z + β B B Z + β Prtant,
17 EN 2719 Dspstvs Eletrôncs nálse d TBJ para pequens snas Segudr de emssr (Cletr cmum) Nesta cnfguraçã a tensã de saída é menr que snal de entrada devd à queda da tensã da ase para emssr. Em geral v 1 tensã de emssr está em fase cm snal. Pel fat da saída segur a ampltude d snal de entrada em fase, determna nme desta cnfguraçã: segudr de emssr. presenta alta mpedânca de entrada e axa mpedânca de saída. 17
18 EN 2719 Dspstvs Eletrôncs nálse d TBJ para pequens snas mpedânca de entrada: Determnada cm n cas anterr: Z B Z e E Z β r + ( β + 1 ) 18
19 19 EN 2719 Dspstvs Eletrôncs nálse d TBJ para pequens snas mpedânca de saída: Z E e E e e r r ) /( [ 1) ( 1) ( 1) ( β β β β β β e e e r r r + ) ( ) ( 1) ( ) ( β β β β Cm: ssm: E e e r + epresentada pr:
20 EN 2719 Dspstvs Eletrôncs nálse d TBJ para pequens snas Prtant, Z E r e r e Ganh de tensã: Em relaçã à fgura anterr: E r e + E v r e + E E 1 20
21 EN 2719 Dspstvs Eletrôncs nálse d TBJ para pequens snas Ganh de crrente: D crcut de entrada d equvalente r e : B B + Z e, e (β + 1) (β ) B B + Z B + B Z ( β +1) Os: O efet de r nã é levad em cnta nestas equações. 21
22 EN 2719 Dspstvs Eletrôncs nálse d TBJ para pequens snas Base cmum mpedânca de entrada relatvamente axa lta mpedânca de saída Ganh de crrente menr que 1. Ganh de tensã alt. 22
23 EN 2719 Dspstvs Eletrôncs nálse d TBJ para pequens snas Mdel r e. Z E r e Z c 23
24 EN 2719 Dspstvs Eletrôncs nálse d TBJ para pequens snas v : C ( C) C α ec α( ) e Prtant, v C ( α ) re r C e r C : e ( E >> r e ) α e α α 1 24
25 EN 2719 Dspstvs Eletrôncs nálse d TBJ para pequens snas plcaçã: Pré-mplfcadr. Tem cm fnaldade capturar snal em sua fnte prmára para amplfcál, cntrlar vlume, mdfcar as característcas de mpedânca de entrada, antes de passar snal para utr estág de amplfcaçã. Utlzad cm mcrfnes dnâmcs que tem axa mpedânca (resstênca nterna determnada ascamente pel enrlament da na de vz). 25
26 EN 2719 Dspstvs Eletrôncs nálse d TBJ para pequens snas estrutura cnsste em uma na de vz lgada a um dafragma. O dafragma é lvre para se mver dentr de um mã. falar a mcrfne, dafragma se mvmenta e faz cm que a na se mvmente n camp magnétc. Pela le de Faraday se nduz uma tensã através da na, que levará snal de áud. Pel fat de ter axa mpedânca (20 Ω a 100 Ω), a mpedânca d amplfcadr nã precsa ser mut alta (um amplfcadr cm mpedânca de 1 a 2 KΩ pde captar snal). cnfguraçã cm realmentaçã de cletr pde ser usada devd à estaldade (fgura anterr). 26
27 EN 2719 Dspstvs Eletrôncs nálse d TBJ para pequens snas Em cndções ca, capactr de 10 µf clca resstr de 82 KΩ n crcut de entrada e resstr de 47 KΩ n crcut de saída. Da análse cc, têm-se r e 9,64 Ω. ganh ca é dad pr: v (47KΩ 3,3KΩ) 9,64Ω 319,7 Esse ganh ca quand esse pré-amplfcadr é cnectad a amplfcadr. st prque a resstênca de entrada d estág segunte fca em paralel cm s resstres de 47 KΩ e 3,3 KΩ. mpedânca de entrada é dada pr: Z 82KΩ βre 82KΩ (140)(9,64 Ω) 1, 33KΩ 27
28 EN 2719 Dspstvs Eletrôncs Efets de S e L Efet da mpedânca de carga L análse parte d estud de um sstema de duas prtas (ds acesss) cm mstrad na fgura a segur: 28
29 EN 2719 Dspstvs Eletrôncs Efets de S e L plcaçã de uma carga pde ser vsta na segunte fgura: NL Ganh d amplfcadr sem carga Calculand : equaçã mstra que cnsderand a carga, ( L )( NL )( L + ) ganh de tensã é sempre menr que ganh sem carga. st pr que a razã ( L )/( L + ) é menr d que 1. 29
30 EN 2719 Dspstvs Eletrôncs Efets de S e L Ganh de crrente: -/ L, e /Z ssm: ( ) / L) / Z Z L v Z L Exempl: Determne ganh de tensã e de crrente para crcut da segunte fgura: 30
31 EN 2719 Dspstvs Eletrôncs Efets de S e L aplcaçã das equações anterres pdem ser usadas na sluçã d prlema. N entant, s resultads pdem ser tds analsand equvalente r e. Utlzand este crcut: 31
32 EN 2719 Dspstvs Eletrôncs v : β ssm: ' β βr e L ' L Efets de S e L v ' L C r e re L Susttund valres: v -118,5 : Utlzand a regra d dvsr de crrente: 32
33 EN 2719 Dspstvs Eletrôncs Efets de S e L C β + C L 3K Ω ( β ) 3K Ω + 2,2 K Ω 0,5769 β Cm dad pr: B 470 K Ω ( ) 0, B + β r e 470 K Ω + 1,071, K Ω 997 Susttuçã de : 0,5769β 100X (0,5769) 57,69 33
34 EN 2719 Dspstvs Eletrôncs Efets de S e L reduçã d ganh d amplfcadr cm a carga cnectada pde ser vsualzada na segunte fgura (reta de carga ca): O ganh de tensã é reduzd para mares valres de L. 34
35 EN 2719 Dspstvs Eletrôncs Efets de S e L Efet de S segunte fgura mstra a aplcaçã à rede de duas prtas da fnte de tensã cm sua resstênca nterna. fraçã d snal que alcança s termnas de entrada d amplfcadr é dada pr: S + s Quant mar a resstênca da fnte d snal, menr ganh glal d sstema. 35
36 EN 2719 Dspstvs Eletrôncs Efets de S e L Da fgura anterr, a tensã de saída é dada pr: NL NL + S S Prtant: vs s + S NL Cnfrma-se prtant a afrmaçã anterr: Quant mar a resstênca da fnte d snal, menr ganh glal d sstema. 36
37 EN 2719 Dspstvs Eletrôncs Efets de S e L Exempl: Determne ganh de tensã S / s para segunte crcut. Qual percentual d snal aplcad aparece ns termnas de entrada d amplfcadr? (exempl 8.1 d lvr) 37
38 EN 2719 Dspstvs Eletrôncs Efets de S e L Exempl: Determne ganh de tensã S / s para segunte crcut. Qual percentual d snal aplcad aparece ns termnas de entrada d amplfcadr? vs s + S NL 1,071K Ω 1,071K Ω + 0,5KΩ ( 280,11) vs 190,96 Ω 1,071KΩ + 0,5KΩ S 1,071K S 0, 6817 s + Ou seja, 68,17% d snal dspnível sã entregues a amplfcadr e S 31,8% fram perdds na resstênca nterna da fnte. 38
39 EN 2719 Dspstvs Eletrôncs Efet cmnad de S e L Efets de S e L s equações que fram dervadas anterrmente sã: N crcut de entrada: S + s S + s 39
40 40 EN 2719 Dspstvs Eletrôncs Efets de S e L N crcut de saída: L NL L + L NL L v + ) ( Para ganh ttal S / S, pde-se utlzar a segunte equaçã matemátca: s s vs ssm: L NL L s S vs + + ) ( ssm, quant mar a resstênca da fnte e/u menr a resstênca de carga, menr ganh glal de um amplfcadr.
41 EN 2719 Dspstvs Eletrôncs Sstemas em cascata Na fgura, v é ganh de cada etapa amplfcadra cnsderand a carga. ssm, v1 é calculad cnsderand a mpedânca d estág cm ganh v2 que atua cm carga para estág v1. Para estág cm ganh v2, v1 determna a ntensdade d snal e a mpedânca da fnte na entrada desse estág. O ganh ttal d sstema é: vt. v 2. 3 v 1 v... 41
42 EN 2719 Dspstvs Eletrôncs Sstemas em cascata Exempl: O segunte sstema de ds estágs utlza uma cnfguraçã segudr de emssr segud de um estág ase cmum para assegurar que máxm percentual d snal aplcad apareça ns termnas de entrada d amplfcadr ase cmum. Tds s valres sem cnsderar a carga sã frnecds, cm exceçã de Z e Z d prmer estág que sã valres que cnsderam a carga cnectada. Determne ganh cm carga de cada estág; ganh ttal v e vs ; ganh ttal d sstema se estág SE é remvd. 42
43 EN 2719 Dspstvs Eletrôncs Sstemas em cascata Para a cnfguraçã SE ganh cm carga é: Z2 NL1 (26Ω)(1 ) 1 1 0, 684 Z2 + Z1 26Ω + 12Ω 1 ssm: ,684 Para a cnfguraçã BC: LNL2 (8,2KΩ)(240) , 97 L + 2 8,2KΩ + 5,1K Ω 2 ssm: 2 v ,97 43
44 EN 2719 Dspstvs Eletrôncs O ganh ttal é: Sstemas em cascata vt v1. v2 vt ( 0,684)(147,97) 101,2 O ganh vs é: vs Z Z 1 1 vt + s (10 KΩ)(101,2) 10KΩ + 1KΩ vs 92 44
45 EN 2719 Dspstvs Eletrôncs Sstemas em cascata emvend estág SE: Z Z + (26Ω) 26Ω + 1KΩ CB s s CB 0, 025 CB s s CB s Cm: vs vs 0,025 s 147,97 3,7 (0,025)(147,97) Prtant, ganh, é 25 vezes mar cm a cnfguraçã SE usada para repassar snal da fnte para s estágs amplfcadres. gualmente mprtante que a mpedânca de saída d prmer estág seja próxma da mpedânca de entrada d segund estág. 45
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