UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA ELETRÔNICA 1 - ET74C Prof.ª Elisabete Nakoneczny Moraes

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1 UNERSDADE ENOLÓGA FEDERAL DO PARANÁ DEPARAMENO AADÊMO DE ELEROÉNA ELERÔNA 1 - E74 Prof.ª Elsabete Nakoneczny Moraes Aula 16 J modelo elétrco -Híbrdo e urtba, 12 mao de ONEÚDO DA AULA 1. RESÃO 2. MODELO ELÉRO 3. MODELO ELÉRO PARA PEQUENOS SNAS 1. ranscondutânca 2. Resstênca de base 3. Resstênca de emssor 4. ANÁLSE DO AMPLFADOR DE PEQUENOS SNAS 1. Exemplo 4.9 lro do Sedra 5. EXERÍOS 12 Ma 17 A16 - J modelo P e 2 1

2 1-Resão: notação & A A corrente total em qualquer ramo do crcuto é gual a soma das correntes e A atraés desse ramo. A tensão total em qualquer malha é também a soma das tensões e A. Notação para a análse de crcutos contendo snas contínuos e alternados. R + E- Grandezas de natureza (estátca) Representadas com letras maúsculas. Ex:, Grandezas de natureza A (dnâmca) E Grandezas descrtas em função do tempo, são representadas com letras mnúsculas. Ex: Superposção A & São as grandezas que resultam da composção do snal contínuo e do snal dependente do tempo, ou seja, o snal dependente do tempo excursona sobre o ponto quescente (Q). Ex:,, E, E e E 12 Ma 17 A16 - J modelo P e 3 R + E - 1-Resão: operação lnear x não lnear P max E (pt) (ptd) D (pt) E(pt) E(pt) E(ptD) 12 Ma 17 A16 - J modelo P e 4 2

3 1-Resão: operação não lnear (dstorção) A o Saída saturada Saída cortada Saída saturada e cortada 12 Ma 17 A16 - J modelo P e 5 1-Resão: resposta em frequênca fc fcs Ganho de tensão A 10.log out n 0 A log out n f Xc curto f Xc cr. aberto 12 Ma 17 A16 - J modelo P e 6 3

4 1-Resão: capactores de acoplamento e de emssor a s nterlgam dferentes estágos do crcuto sem que ocorram modfcações das condções de polarzação D desses estágos. Faz a passagem de um snal A de um ponto a outro, enquanto bloquea o snal. e, by desa a componente A do snal n, para um trecho de menor mpedânca. omporta-se como um curto-crcuto para o snal A. 12 Ma 17 A16 - J modelo P e 7 1-Resão: crcuto equalente Para fazer a análse de um amplfcador é necessáro: 1) colocar a fonte A a zero: fonte de tensão torna-se um curto-crcuto; fonte de corrente torna-se um crcuto aberto; 2) substtur os capactores de acoplamento e deração (ou by-pass ou de emssor), por crcutos abertos; 3) determnar o ponto de operação (Q). Assm, o crcuto equalente para a análse do amplfcador emssor comum torna-se: 12 Ma 17 A16 - J modelo P e 8 4

5 1Resão: crcuto equalente A Para fazer a análse A de um amplfcador é necessáro: 1) colocar a fonte a zero: fonte de tensão torna-se um curto-crcuto; 2) substtur os capactores de acoplamento e deração por curto-crcutos. 1 X 2 f f Xc curto f Xc cr. aberto 12 Ma 17 A16 - J modelo P e 9 2-Modelo elétrco: 1ª aproxmação onfguração EMSSOR OMUM Prmera aproxmação: RANSSOR DEAL, dodo de emssor j=0 DEdodo de emssor E DE. E E ura característca de entrada ura característca de saída = = n n E 0 E Malno 10 Ma ol., 17 seção 6.7 A15 - J como amplfcador 10 5

6 2-Modelo elétrco: 2ª aproxmação onfguração EMSSOR OMUM Segunda aproxmação: consdera-se a tensão j do dodo de emssor DEdodo de emssor E DE. E ura característca de entrada = E ura característca de saída = Adota-se: E=j=0,7 1 J E 0 E 10 Ma 17 A15 - J como amplfcador 11 n n Resumo modelo elétrco onfguração EMSSOR OMUM = = 1ª aproxmação DE0 2ª aproxmação DEj 12 Ma 17 A16 - J modelo P e 12 6

7 3-Modelo elétrco pequenos snas: Modelo de crcuto para pequenos snas relações entre os ncrementos de correntes c, b e e obtdas quando um pequeno snal be for aplcado. Os modelos usuas para a análse do transstor como amplfcador são o: Modelo Requer o cálculo dos alores: ranscondutânca gm Resstênca de emssor re amplfcador de transcondutânca amplfcador de corrente 12 Ma 17 A16 - J modelo P e 13 3-Modelo elétrco pequenos snas: P-Híbrdo Modelo -Híbrdo amplfcador de transcondutânca amplfcador de corrente Requer o cálculo dos alores: ranscondutânca gm Resstênca de base r 12 Ma 17 A16 - J modelo P e 14 7

8 3.1-ranscondutânca - gm A operação lnear do transstor na condção de pequenos snas, dá orgem ao snal de corrente de coletor c, Neste caso, c = g m be, em que g m é a nclnação da cura E no ponto de polarzação Q, calculada por: g m E A nterpretação gráfca para gm, resulta no alor da nclnação da reta tangente no ponto de operação = da cura característca =f(e). Relacona a corrente de snal no coletor a um snal de tensão emssor-base correspondente. A análse smplfcada, em que admte-se be <<, tem-se: g m Onde: -tensão térmca: k 25m q 12 Ma 17 A16 - J modelo P e Resstênca de base - r Representa a resstênca de entrada entre base e emssor a partr do termnal de base, que é denomnada por r. onsderando que a corrente de base resultante do pequeno snal é determnada por: Equação 4.35 do Sedra. Fazendo: b r 1 be b be omo: Logo, r é dretamente proporconal a e nersamente proporconal a corrente de polarzação. Fazendo as substtuções adequadas de gm e de / por, resulta em: b r be g m 12 Ma 17 A16 - J modelo P e 16 Então: r Admtndo que o transstor opere a uma temperatura em torno de 25º, o alor de r é aproxmado para: 25m r g m 8

9 3.3-Resstênca de emssor - re Representando a resstênca para pequenos snas entre base e emssor, a partr do termnal do emssor. re E E Onde: re= resstênca A do emssor. E = tensão A do dodo equalente de base-emssor. E = corrente A atraés do emssor. re Admtndo que o transstor opere a uma temperatura em torno de 25º, o alor de re é aproxmado para: 25m re 12 Ma 17 A16 - J modelo P e 17 E E 4-Solução amplfcador J pequenos snas 1. Determne o ponto de operação cc do J e em partcular o alor da corrente cc de coletor,. 2. alcule os alores dos parâmetros do modelo para pequenos snas: g m = / r = / g m r e = / E 1 / g m 3. Elmne as fontes cc. 4. Substtua o J por um de seus modelos equalentes. Embora qualquer um dos modelos possa ser utlzado, um deles dee ser mas conenente dependendo do crcuto a ser analsado. 5. Analse o crcuto resultante para determnar as grandezas de nteresse, como por exemplo o ganho de tensão, resstênca de entrada. 12 Ma 17 A16 - J modelo P e 18 9

10 4.1-Exemplo 4.9 do Sedra Analse o amplfcador com transstor para determnar seu ganho de tensão. Suponha = 100. Fgura 4.28 Exemplo 4.9: (a) crcuto; (b) análse cc; (c) modelo para pequenos snas. 12 Ma 17 A16 - J modelo P e Exemplo 4.9 do Sedra Analse o amplfcador com transstor para determnar seu ganho de tensão. Suponha = 100. Fgura 4.28 Exemplo 4.9: (a) crcuto; (b) análse cc; (c) modelo para pequenos snas. 12 Ma 17 A16 - J modelo P e 20 10

11 4.1-Exemplo 4.9 Sedra Passo 1. Determnar o ponto quescente de operação ( = 0): R E 3 0,7 0,023 ma ,023 2,3 ma R 10 2,3 3 3,1 = +0,7 Na condção quescente, o transstor está operando no modo ato?? JEdretamente =>=0,7 Jreersamente => -= 0,7-3,1=-2,4 12 Ma 17 A16 - J modelo P e Exemplo 4.9 Sedra Passo 2. Determnar os parâmetros do modelo para pequenos snas: Para realzar a análse de pequenos snas, qual modelo utlzar? Ambos são gualmente conenentes para a determnação do dado requstado. Utlzando o modelo -híbrdo. Lembrar que: g m r 2,3 ma 92 ma/ 25 m 100 1,09 k 92 g m E e 1 r e E 25 m (2,3/ 0,99) ma 10,8 re não é utlzada no modelo escolhdo, apenas para exemplfcar!!! 12 Ma 17 A16 - J modelo P e

12 4.1-Exemplo 4.9 Sedra Passos 3 e 4. Elmnar as fontes cc e substtur o crcuto do J por um de seus modelos equalentes. Análse do crcuto equalente para pequenos snas (fontes cc elmnadas): ) Usando o dsor de tensão para determnar be: be be r r R 0,011 1,09 101,09 ) A tensão de saída o é defnda pela corrente da fonte de corrente dependente: 12 Ma 17 A16 - J modelo P e 23 o o o A g m be (92)(0,011 )(3) 3,04 o A 3,04 / R Passo 5. Ganho de tensão A: 3,04 nersão de fase Exercícos 1)A tensão no emssor do crcuto da fg. abaxo é gual a -0,7. Se = 50, calcule E,, e c (R: 0,93mA, 18,2uA, 0,91mA e +5,45) Exercíco 4.8 Sedra 2)O crcuto da fg. abaxo ndca uma medda em =+1 e E= +1,7. Determne a o alor de e. Qual é a tensão esperada em? (R: 0,994, 165, e -1,75) Exercíco 4.9 Sedra Exercícos do oylestad 6ª edção, p. 142,: nº: 1, 2 (R:3,2m, 1,87k, 282,5k, 6), 3, 6 (R:29,18u, 2,92m, 8,6, 13, 5,11, 4,41), 7, 8 (R: 153,4, 17,7, 745k), 12 (R: 21,4u, 1,71m, 7,98, 9,16, 1,18, 1,88), 13, 14 (R:2m, 2,42, 16, 8,18, 3,12, 33,85k) 12 Ma 17 A16 - J modelo P e 24 12