Circuitos Electrónicos Básicos

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1 Fonte de corrente ideal Fonte de corrente ideal: Corrente definida num ramo, qualquer que seja a diferença de potencial entre os dois nós. Resistência infinita. Fonte de corrente constante e controladas: Por tensão (VCCS) Por corrente (CCCS) O que conseguimos fazer? Fontes com resistência dinâmica elevada. Corrente quase constante numa gama de tensões Circuitos Electrónicos Básicos 2

2 Fonte de corrente simples fonte: ; Conv. V / : R; Conv. / V : Q; Conv. V / : Q VCC VBE1 = constante ( VBE1 0.7 V) R Q z. activa: V 0.7 V, Q z. activa: V = V 2 CE2 1 CE1 BE1 V O BE V V T CE C = e S 1+ se β, VA VA VBE1 = VBE2; Q1 = Q2 ( S1 = S 2) C2 = C1 RE F( B 1+ B2«O) VBE1 = VBE 2; Q1 Q2 ( S1 S2 ) C2 / C1 = S 2/ S1 = A2 / A1 Q, Q repetidor de corrente (CCCS) espelho de corrente "current mirror" Circuitos Electrónicos Básicos 3

3 Fonte de corrente simples (R) 1 Efeito das corrente de base: β = β = β, V, Q = Q A C1 C2 = C1+ +, C1 = C2 β β 2 Efeito de Early: β =, V, Q = Q 1 + V / V = 1 + V / V C2 CE2 A C1 A CE1 A ( V 0.7 V) CE1 C2 3 resistência in cremental (res. dinâmica) = O = 1 + 2/ β R//(g m1 ) -1 r g m2 v r o2 R o =r o2 Q 2 Circuitos Electrónicos Básicos 4

4 Fonte de corrente simples Q3 Compensação das corrente de base: β = β = β = β 3 2O = O + = = 2 β 1+ 2/ β menor efeito de β < C 2 O 2 Circuitos Electrónicos Básicos 5

5 Fonte de corrente múltipla 1 a N podem ser múltiplosou simples cópias de. Associação de transistores unitários ou escalonamento da área de emissor: proporcional a A e Partilham a mesma referência, reduz consumo....com extracção e injecção de corrente. Circuitos Electrónicos Básicos 6

6 Fonte de corrente simples fonte: ; O Conv. V / : R; Conv. / V : Q; Conv. V / : Q D2 2 DS 2 2 = VDD VGS1 = constante R Q Sat: V V V, Q Sat: V = V 2 DS2 GS1 t 1 DS1 GS1 kv V 2 D = ( GS t)(1 + λvd S) Valor da corrente k 1 + λv ( W / L) k 1 + λv ( W / L) área dos transistores. 1 GS1 1 o é controlado pela relação da R O = r O2 Circuitos Electrónicos Básicos 7

7 Áreas de elementos em C s Circuitos Electrónicos Básicos 8

8 Áreas de elementos em C s Circuitos Electrónicos Básicos 9

9 Amplificador com carga activa V CC Regime incremental v Q 2 Q 3 v O Q 1 R Q e Q ZActiva. R = r G = g R = r // r i π1 m m1 o o1 o2 ( // ) A = g r r V m1 o1 o2 g / V 1 VT V r r V V V V m1 C1 T = = = 1 1 C1 C2 o1 o2 AN AP AN AP T v i i i r g m1 v r o1 r o2 i o v o Exemplo: V = V = 100V AN comparação com carga resistiva R «r A g R = V m1 C AP A = 2000 o2 } 1 2 V R C C AV = VT V C Circuitos Electrónicos Básicos 10

10 Amplificador com carga activa Circuitos Electrónicos Básicos 12

11 Amplificador com carga activa Regime incremental Q e Q Saturação R = G = g i m m1 R = r // r o o1 o2 ( // ) A = g r r V m1 o1 o2 v i g m1 v i r o1 r o2 i o v o Exemplo: V = 100 V; = 10 µ AV ; V = 1V A D GS R = G = 20µ S R = 5MΩ A = 100 i m o menor que com transistores bipolares t V Circuitos Electrónicos Básicos 13

12 fonte: Q = Q exemplo: V = 10 V, pretende-se: permite Fontes de corrente de Alta mpedância Fonte de Widlar S1 S2 O C2 C2 E2 C1 BE2 BE1 C1 C2 C2 E BE1 BE2 T T S1 S2 C 2 O ;(só com BJTs) ( = ) = «( V < V ; 0.7 V mas não 0.7V! ) β»1, R = V V = V ln V R = V E Circuitos Electrónicos Básicos 14 ln C 2 CC fonte de Widlar: T C2 E T E C2 fonte simples : A / A = 5 ln O = 5µ A VCC VBE = 1mA R = = 9.3kΩ Q = Q R = V ln R = 26.5kΩ VCC VBE = A1/ A2 C2 = 25µ A R = = 372kΩ resistência de valor excessivo em C

13 Fontes de corrente de Alta mpedância Fonte de Widlar Resistência incremental ( ) RO ro2 1 + gm2 rπ2 // RE (degeneração de emissor) [ ] se R «r R r 1+ g R E π2 O O2 m2 E R g R = = V V mV C2 E m2 E BE1 BE 2 VT R O 5 10r O2 Nota: se R E elevada R O fica muito alta fi substituír R E por fonte elementar fi Cascode Circuitos Electrónicos Básicos 15

14 Fontes de corrente de Alta mpedância Fonte de corrente de Wilson Compensação de R O elevado Transistores iguais: = C3 C1 C2 pode mostrar-se: 2 O = 1 2 β + 2β Regime incremental: RO βr 2 B o3 Com transistores MOS iguais, pode mostrar-se: Regime increment al: R r ( 2 + g r ) g r r O o3 m3 o2 m3 o3 o2 O = Circuitos Electrónicos Básicos 16

15 Fontes de corrente de Alta mpedância Fonte Cascode O Q 4 Q 3 Q 1 Q 2 Resistência incremental 1 R r g r R βr { 2 O O3 m3 O2 O O3 efeito de QQ Circuitos Electrónicos Básicos 17 1, 4

16 mpedância de fonte CascodeMOS vx = r o2 ix ( gm2 + gmb2) v gs2 vgs2 vx Ro2 = = ro 1+ r o2 1 ( gm2 gmb2) ro 1 i + + vgs2 = ri o1 x x se g r»1 e r, r mesma ordem de grandeza, desprezando o efeito de corpo, m2 o1 o1 o2 R g r r o2 m2 o2 o1 Circuitos Electrónicos Básicos 18

17 Amplificador Cascode R o2 R o1 Regime incremental Q e Q ZActiva. Fonte de corrente de alta impedância (ex. cas code) R = r G = g R = R // R i π1 m m1 o o1 o2 ( // )» ( // ) A = g R R g r r R R V m1 o1 o2 m1 o1 o2 o1 o2 βr o 1 βro 2 Circuitos Electrónicos Básicos 19