AULA 11- Amplificador de Múltiplos Estágios

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1 UNVRSDAD TCNOLÓGCA FDRAL DO PARANÁ DPARTAMNTO ACADÊMCO D LTROTÉCNCA LTRÔNCA 2 T74BC Prof.ª lisabete Nakoneczny Moraes AULA 11- Amplificador de Múltiplos stágios Curitiba, 25 de outubro AMPLFCADOR MULTSTÁGOS Trata da criação de circuitos amplificadores mais complexos, e que normalmente resultam em um maior ganho, podendo ser de tensão ou de corrente. m amplificadores de múltiplos estágios, a entrada de um estágio é a saída do próximo. Além disso, para que se mantenha o máximo de tensão nos estágios, o estágio de entrada deve possuir alta impedância. AMP DF AMP... NÍVL DC=0V PUSH PULL Rin = alta Rout= baixa Da mesma forma, o estágio de saída deve possuir baixa impedância de saída, para que a maior parte da tensão fique na carga e não nos transistores. Outro cuidado bastante importante é o de manter todos os transistores na região ativa, sem um transistor comprometer o outro. Sedra cap 6 Boylestad Out 16 Aula 11 - Amp Muli-estágios 2 1

2 AMPLFCADOR MULTSTÁGOS Um simples estágio amplificador, normalmente não é suficiente nas aplicações em aparelhos receptores, transmissores e outros equipamentos eletrônicos. Um ganho mais elevado é obtido pelo acoplamento de vários estágios amplificadores. CRCUTO D POLARZAÇÃO 1º STÁGO: elevada impedância de entrada 2º STÁGO: mudança de nível (amplificação) 3º STÁGO: baixa impedância de saída Para que haja a máxima transferência de sinal, o estágio de entrada deve ter a impedância equilibrada com a da fonte de sinal (microfone, antena); e o estágio final deve ter a impedância equilibrada com a da carga( fone, alto-falante, linha de transmissão). Da mesma forma, a impedância de saída de um estágio deve estar casada com a impedância de entrada do estágio seguinte Out 16 Aula 11 - Amp Muli-estágios 3 ACOPLAMNTO LTRÔNCO Acoplar um circuito a outro é fazer sua ligação de tal modo que o sinal possa passar de um para o outro. Rf=0 e R1= Rf= 0 SGUDOR D TNSÃO R1= Vin=Vout R f 1 V R 1 vout Vin Para que haja uma correta transferência do sinal de um para outro circuito é preciso que as características de saída de um se casem com as características de entrada da outra. sso significa que deve haver um casamento de impedâncias entre os dois circuitos. As maneiras como isso pode ser feita, quando tratamos de sinais eletrônicos (baixa ou alta frequência) pode variar, existindo para essa finalidade os seguintes acoplamentos: a) Direto b) Darlington c) RC d) Transformador e) Ótico Créditos: 1) 2) 25 Out 16 Aula 11 - Amp Muli-estágios 4 in 2

3 TPOS D ACOPLAMNTO LTRÔNCOS a) Direto Utiliza a conexão de transistores complementares, em que a saída primeiro estágio atua como entrada do segundo transistor. sta célula é estável para mudanças de temperatura, devido ao arranjo NPN e PNP cujos efeitos são opostos. 25 Out 16 Aula 11 - Amp Muli-estágios 5 TPOS D ACOPLAMNTO LTRÔNCOS b) Darlington Nesse acoplamento o sinal aplicado à base do primeiro transistor é retirado de seu emissor e aplicado à base do segundo transistor. Os dois coletores são interligados. Na configuração Darlington, os ganhos dos transistores ficam multiplicados. Por exemplo, se um transistor tem ganho 50 e o outro 100, temos um ganho total de 50 x 100 = Nesta configuração pode-se amplificar também correntes contínuas. 25 Out 16 Aula 11 - Amp Muli-estágios 6 3

4 TPOS D ACOPLAMNTO LTRÔNCOS c) RC Ganho diminui em baixas frequências devido ao aumento das reatâncias capacitivas (CC, CS, C). Nas altas frequências, a queda no ganho é devido as capacitâncias parasitárias. ste circuito é empregado em circuitos amplificadores de áudio e RF. Nele, o resistor polariza o primeiro transistor e o capacitor deixa passar para a etapa seguinte apenas os sinais a serem amplificados, bloqueando a corrente contínua de polarização. CC= coletor comum CS= source comum C= emissor comum 25 Out 16 Aula 11 - Amp Muli-estágios 7 TPOS D ACOPLAMNTO LTRÔNCOS d) Transformador Os sinais passam de um enrolamento para outro através de indução, enquanto que a polarização dos elementos ativos das etapas (transistores, etc.) é feita pelos enrolamentos. ste tipo de acoplamento garante um total isolamento entre as etapas. A desvantagem está no custo do transformador que é um componente volumoso e caro. Ganho diminui em baixas frequências devido a reatância indutiva (XL = 2πfL), levando a um curto da entrada. m altas frequências, a capacitância parasitária entre as espiras do transformador leva a uma redução do ganho. 25 Out 16 Aula 11 - Amp Muli-estágios 8 4

5 TPOS D ACOPLAMNTO LTRÔNCOS e) Ótico Um tipo de acoplamento que está se tornando bastante útil, quando se deseja um isolamento perfeito entre as etapas de um circuito é o que faz uso de acopladores ópticos. sses acopladores são formados por um diodo emissor infravermelho (LD) e um foto-sensor, 25 Out 16 Aula 11 - Amp Muli-estágios 9 POLARZAÇÃO DC ATRAVÉS FONTS D CORRNT Sedra, seção 6.4 Corrente definida em um ramo, qualquer que seja a diferença de potencial entre os dois nós. Ri= Resistência infinita. Uma fonte de corrente é um circuito que gera uma corrente constante obtida a partir de uma fonte de tensão. Os circuitos alimentados por fonte de corrente apresentam algumas vantagens especialmente na implementação integrada. Não existem fontes de corrente ideais, existem circuitos cujo comportamento se aproxima destas com mais ou menos fidelidade. São construídas com dispositivos cujo funcionamento em uma dada região mais se aproxima de uma fonte ideal. Tipos: a)fontes de corrente constantes b) Fontes de corrente dependentes: 1. Controladas por tensão (VCCS = voltage controlled current source ) 2. Controladas por corrente (CCCS = current controlled current source ) 25 Out 16 Aula 11 - Amp Muli-estágios 10 5

6 FONT D CORRNT (FC) A JFT (transistor de efeito de campo) Boylestad p Out 16 Aula 11 - Amp Muli-estágios 11 FC CONSTANT A TJB (Boylestad p.389/390) 25 Out 16 Aula 11 - Amp Muli-estágios 12 6

7 7 SPLHO D CORRNT (Boylestad p.390) 25 Out 16 Aula 11 - Amp Muli-estágios 13 Apropriado para a fabricação de C s uma vez que requer que os transistores tenham as mesmos Vbe s e β s. B1 B2 B 1 1 B B B B C B C mas B1 B2 X Como Q1=Q2 X X Mas β+2 β X SPLHO D CORRNT (Boylestad p.390) 25 Out 16 Aula 11 - Amp Muli-estágios 14 A corrente constante fornecida no coletor de Q2 reflete a corrente de Q1 uma vez que: A corrente x é refletida em Q2. ntão: x B CC X R V V X

8 SPLHO D CORRNT outros arranjos (Boylestad p.392) De Wilson: mpedância de saída mais alta que no circuito anterior. 25 Out 16 Aula 11 - Amp Muli-estágios 15 CRCUTOS GUAS D CORRNT Sedra, seção 6.4, p. 476 A corrente de polarização para um circuito integrado é gerada em um local e reproduzida em outros locais a fim de polarizar os vários estágios amplificadores do C. 1 3 Considerando todos os TJB s idênticos e com β elevado, o que implica em correntes desprezíveis na base: ref Out 16 Aula 11 - Amp Muli-estágios 16 8

9 CONFGURAÇÕS COMPOSTAS: TJB, FT, MOS a)cascata b)cascode c)darlington d)par realimentado e)spelho de corrente f) Par diferencial a) CASCATA: é uma série de acoplamentos de estágios em que a saída de um estágio representa a entrada do estágio seguinte. O ganho total é o produto dos ganhos dos estágios precedentes. b) CASCOD: possui um transistor acima do outro. sta configuração provê uma elevada impedância de entrada com baixo ganho de tensão. 25 Out 16 Aula 11 - Amp Muli-estágios 17 CONFGURAÇÕS COMPOSTAS: TJB, FT, MOS a)cascata b)cascode c)par realimentado d) Darlington e)spelho de corrente f) Par diferencial a) CASCATA: é uma série de acoplamentos de estágios em que a saída de um estágio representa a entrada do estágio seguinte. O ganho total é o produto dos ganhos dos estágios precedentes. b) CASCOD: possui um transistor acima do outro. sta configuração provê uma elevada impedância de entrada com baixo ganho de tensão. c) PAR RALMNTADO: emprega um TJB PNP para excitar um NPN. Atuam como um PNP em que o ganho é o produto dos ganhos individuais. 25 Out 16 Aula 11 - Amp Muli-estágios 18 9

10 CONXÃO CASCATA TJB com acoplamento RC 25 Out 16 Aula 11 - Amp Muli-estágios 19 CONXÃO CASCATA FT com acoplamento RC 25 Out 16 Aula 11 - Amp Muli-estágios 20 10

11 CONXÃO CASCOD 25 Out 16 Aula 11 - Amp Muli-estágios 21 XRCÍCO 25 Out 16 Aula 11 - Amp Muli-estágios 22 11

12 XRCÍCO 25 Out 16 Aula 11 - Amp Muli-estágios 23 XRCÍCO 25 Out 16 Aula 11 - Amp Muli-estágios 24 12

13 XRCÍCO 25 Out 16 Aula 11 - Amp Muli-estágios 25 13