ondconamento de Snal rcutos com Díodos 2.2. rcutos com Díodos 2.2.1. Prncípo de funconamento duma junção PN 2.2.2. Díodo de Junção 2.2.2.1. Díodo deal 2.2.2.2. Díodo como elemento rectfcador 2.2.2.3. Polarzação e epresentação smbólca 2.2.2.4. egões de Polarzação: Drecta, nersa e uptura (reakdown) 2.2.2.5. Análse de rcutos com díodos 2.2.3. rcutos Lmtadores e Fxadores 2.2.3.1. Lmtador de um níel c/ um díodo sére polarzado/e não polarzado 2.2.3.2. Lmtador de um níel c/ um díodo paralelo polarzado/e não polarzado 2.2.3.3. Lmtador de 2 níes 2.2.3.4. Fxador 2.2.3.5. Duplcador de Tensão 2.2.4. rcutos ectfcadores 2.2.4.1. ectfcador de Mea Onda 2.2.4.2. ectfcador de Onda ompleta com transformador 2.2.4.3. ectfcador de Onda ompleta com ponte de díodos 2.2.4.4. Fltros com condensador em paralelo 2.2.4.5. Fltros L e em p 2.2.5. stablzação de Tensão 2.2.5.1. Díodo Zener: cura característca e Parâmetros 2.2.5.2. rcuto de aplcação do díodo Zener como establzador de tensão 2.2.5.3. eguladores ntegrados de tensão: termnas e parâmetros Sstemas de nstrumentação 1 ngenhara de Sstemas e nformátca Manuel A.. aptsta, ng.º
rcutos com Díodos Dsposto de dos termnas Ânodo O díodo átodo omponente elementar não-lnear utlzado em crcutos muto arados Aplcações: conersores de potênca A/D rectfcadores, processamento de snas, crcutos dgtas, etc.. Tpos: díodos de galena ( prmtos receptores de rádo); díodos de ácuo (álulas de ácuo); díodos de junção (materas semcondutores: slíco, germâno, etc..) Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Díodos O díodo D Ânodo (A) átodo (K) D Símbolo Díodo de utlzação corrente D (A) P N (K) aracterístca Junção pn D Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Díodos esstênca dsposto lnear Díodo dsposto não lnear D D D S.( e n D T 1) D D Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Díodos aracterístca do díodo D relação entre a corrente e a tensão no díodo, D ( D ) se D >0 díodo polarzado drectamente se D <0 díodo polarzado nersamente Polarzação nersa D Polarzação drecta S corrente de saturação nersa (10-9 @ 10-15 ) T tensão térmca D S.( e n D T 1 ) K constante de oltzmann (1,38.10-23 J/ºK) T temperatura absoluta (0º 273ºK) q carga do electrão (1,6.10-19 oulomb) T k.t q Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Díodos O díodo deal D Se aos termnas do díodo for aplcada uma tensão negata não flu corrente no díodo; o díodo comporta-se como um crcuto em aberto D Se for njectada uma corrente posta no díodo, do ânodo para o cátodo, obtém-se uma queda de tensão nula aos termnas do díodo; o díodo comporta-se como um curto-crcuto. A D D D <0 > D 0 K A D D D >0 > D 0 K Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Díodos xemplo de operação dos dos modos de funconamento do díodo deal +10 +10 +10 +10 1kΩ 1kΩ 1kΩ 1kΩ D D D D D D + 10 D 1kΩ D D Díodo polarzado drectamente, equalente a um curto-crcuto Díodo polarzado nersamente, equalente a um crcuto em aberto. Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Díodos O rectfcador de mea-onda D D D 0 >0 D D 0 D D 0 D 0 D > 0, D' ON' > 0 > D o D 0 <0 D 0 D < 0, D ' OFF' < 0 > o. D D 0 0 Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Díodos O rectfcador de mea-onda D D D 0 máx 0 máx t t Nos meos cclos postos o díodo está polarzado drectamente, comporta-se como um curto-crcuto, e a corrente flu sem restrções no díodo. Nos meos cclos negatos, o díodo está polarzado nersamente, comporta-se como um crcuto aberto, e por sso a corrente no díodo é nula. Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Díodos strutura físca do díodo de slíco Slíco tpo P Slíco tpo N O díodo de junção pn consste na junção de dos materas, um semcondutor tpo p em contacto com um semcondutor tpo n Os semcondutores tpo p e n consstem num substracto (slíco puro, p.ex.) ao qual foram adconadas mpurezas tpo p (elementos com três electrões na últma órbta) ou tpo n (elementos com cnco electrões na últma órbta) Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Díodos Junção pn não polarzada uracos lectrões lres egão de deplexão Junção pn sem qualquer tensão aplcada Formação de uma zona na junção dos materas p e n, desgnada por regão de deplexão ou regão de carga espacal Formação de uma barrera potencal orrentes de dfusão de buracos da regão p para a regão n e de electrões da regão n para a regão p Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Díodos Junção pn polarzada nersamente A tensão nersa aplcada ( ) a reforçar o campo eléctrco na zona de carga espacal, a largura desta a aumentar e consttu-se como uma barrera forte à passagem de corrente. As correntes de dfusão são nulas Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Díodos Junção pn polarzada drectamente D A tensão drecta aplcada ( D ) a reduzr, ou mesmo elmnar, o campo eléctrco na zona de carga espacal, a largura desta a dmnur e a barrera de potencal desaparece facltando a passagem de corrente. As correntes de dfusão são mportantes Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Díodos Modelo do díodo aproxmado com fonte de tensão e resstênca D deal γ f Polarzação drecta díodo equalente a uma fonte de tensão g em sére com uma resstênca f Polarzação nersa díodo equalente a uma resstênca eleada, r» γ D Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Díodos Modelo do díodo aproxmado com fonte de tensão constante D deal γ Polarzação drecta díodo equalente a uma fonte de tensão constante g Polarzação nersa díodo equalente a uma resstênca eleada, r» γ D Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Díodos O díodo de zener D aracterístca do díodo de zener -Z0 D D Z Z γ D Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Díodos Modelo lnear do díodo de zener com fonte de tensão constante e resstênca D ONzener OFF ONdrecta deal deal Z0 γ Z F -Z0 γ D D D < < 0 Z0 Z 0 D D 0 γ D D γ > 0 Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Díodos Modelo lnear do díodo de zener com fonte de tensão constante D ONzener OFF ONdrecta deal deal Z0 γ -Z0 γ D D D < < 0 Z0 Z 0 D D 0 γ D D γ > 0 Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Díodos rcutos lmtadores D A K o o γ o t γ Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Díodos rcutos lmtadores D A K o L o L+ γ o L+γ t Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Díodos rcutos lmtadores D K A o o o -γ t γ Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Díodos rcutos lmtadores D K A o L o o - (L+γ) t -(L+ γ) Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Díodos rcutos lmtadores D1 A K D2 K A o L1 L2 o L1+γ o L1+γ -(L2+γ) t - (L2+γ) Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Díodos rcutos lmtadores D1 o DZ o L+ γ o Z+ γ t Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Díodos rcutos lmtadores D1 o DZ o o -(Z+γ) t -(Z+γ) Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Díodos rcutos lmtadores DZ1 o DZ2 o Z1+γ o Z1+γ -( Z2+γ) t -(Z2+γ) Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Díodos rcuto fxador c D K A o 4 10 o t -6 0 t Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Díodos rcuto fxador c D A K o max t t -2. max Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Díodos c D K A o rcuto fxador 2.max max t t Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Transístores polares ondconamento de Snal 2.3. rcutos com Transístores polares (JT) 2.3.1. Transístor bpolar 2.3.1.1. strutura Físca e zonas de funconamento 2.3.1.2. Funconamento do transístor NPN na zona acta: orrentes (colector, base e emssor), Modelo equalente e orrente O 2.3.2. Transístor PNP 2.3.3. onenções e Smbologa 2.3.4. epresentação gráfca das característcas dos transístores 2.3.5. Análse de crcutos com transístores em : xemplos 2.3.6. aracterístcas estátcas completas 2.3.6.1. ase comum 2.3.6.2. mssor comum 2.3.5.3. hf 2.3.7. O transístor como amplfcador 2.3.6.1. ondções de corrente contínua 2.3.6.2. orrente no colector e transcondutânca 2.3.6.3. orrente na base e resstênca de entrada na base 2.3.6.4. orrente no emssor e resstênca de entrada no emssor 2.3.6.5. Ganho de tensão 2.3.8. Modelos equalentes para pequenos snas 2.3.8.1. O modelo híbrdo 2.3.8.2. Aplcação dos modelos para pequenos snas: xemplos 2.3.9. Análse gráfca 2.3.10. Polarzação 2.3.10.1. Fonte de almentação únca 2.3.10.2. Duas fontes de almentação 2.3.10.3. esstênca base-colector 2.3.11. onfgurações amplfcadoras báscas 2.3.11.1. anda de médas frequêncas 2.3.11.2. onfguração em mssor omum (): esstênca de emssor 2.3.10.3. onfguração em ase omum () 2.3.10.4. onfguração em olector omum () 2.3.10.5. omparação das áras confgurações 2.3.12. Transístor como nterruptor: corte e saturação 2.3.12.1. egão de orte 2.3.12.2. egão Acta 2.3.12.3. egão de Saturação: modelo e exemplos Sstemas de nstrumentação 1 ngenhara de Sstemas e nformátca Manuel A.. aptsta, ng.º
rcutos com Transístores polares O transstor de junção bpolar (JT) polar dos tpos de cargas, electrões e buracos, enoldos nos fluxos de corrente Junção duas junções pn. Junção base/emssor e junção base/colector Tpos tpos NPN e PNP. mssor mssor n p n ase p n p olector olector Termnas ase, mssor e olector Símbolos - ase NPN ase olector PNP ase mssor mssor olector Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Transístores polares Fluxos de corrente num transstor npn operando na ZAD A junção mssor/ase é drectamente polarzada A junção ase/olector é nersamente polarzada A espessura da regão da base é tpcamente 150 ezes nferor à espessura do dsposto. A polarzação drecta da junção base/emssor causa um fluxo de portadores maortáros (electrões) da regão n para a regão p. n njecção de electrões njecção de buracos p de portadores mnortáros (buracos) da base para o emssor A soma destes dos fluxos conduz à corrente de emssor. n Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Transístores polares Fluxos de corrente num transstor npn operando na ZAD njecção de electrões njecção de buracos n p n O transstor é construído de tal forma que pratcamente toda a corrente é consttuída pelo fluxo de electrões do emssor para a base. A regão do emssor é muto mas fortemente dopada do que a regão da base. A regão da base é muto fna comparada com a espessura das regões do emssor e do colector. Os electrões que fluem do emssor para a base, atraessam esta regão e são atraídos para o colector, antes de haer tempo para a recombnação com os buracos na base. A corrente no colector é da mesma ordem de grandeza da corrente no emssor. Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Transístores polares Fluxos de corrente num transstor pnp operando na ZAD njecção de buracos njecção de electrões p n p O transstor PNP opera de forma semelhante ao descrto para o transstor NPN A tensão polarza drectamente a junção. A tensão polarza nersamente a junção. No transstor PNP as correntes são sobretudo dedas a correntes de buracos. As correntes de dfusão de electrões lres da base para o emssor são muto pequenas em comparação com as correntes de buracos em sentdo contráro. A regão do emssor, tal como no transstor NPN, é muto mas fortemente dopada do que a regão da base. A espessura da base é muta pequena em comparação com as dmensões do dsposto. Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Transístores polares Transstor de junção bpolar (JT) (conenções) NPN PNP Os sentdos de referênca adoptados para tensões e correntes aos termnas do transstor são escolhdos de tal modo que, para o funconamento na zona acta drecta, as correntes são postas. O funconamento dos dos tpos de transstores é muto semelhante; quando se passa de um para outro, todos os resultados se mantêm se se trocarem os sentdos das tensões e correntes. Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Transístores polares Transstor de junção bpolar (JT) (modos de operação) Modo de operação Junção Junção Aplcações Zona Acta Drecta (ZAD) Polarzada drectamente Polarzada nersamente Amplfcadores Zona de orte (Z) Polarzada nersamente Polarzada nersamente nterruptores Portas lógcas Zona de Saturação (ZS) Polarzada drectamente Polarzada drectamente rcutos TTL tc.. Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Transístores polares Transstor de junção bpolar (NPN) (quações - resumo) Zona Acta Drecta (ZAD) Zona de Saturação (ZS) â. á. > on sat e e 0,7 ( â + â â + 1).. 1 < â. Zona de orte (Z) on sat 0,7 0, 2 < 0,7 0 Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Transístores polares Transstor de junção bpolar (NPN) Modelos para snas fortes S e T α. a) Fonte de corrente controlada por tensão b) Fonte de corrente controlada por corrente S e T β. c) Fonte de corrente controlada por tensão d) Fonte de corrente controlada por corrente Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Transístores polares Transstor de junção bpolar (PNP) Modelos para snas fortes S e T α. a) Fonte de corrente controlada por tensão b) Fonte de corrente controlada por corrente S e T β. c) Fonte de corrente controlada por tensão d) Fonte de corrente controlada por corrente Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Transístores polares uras característcas do JT (npn) f( ) para constante T 1 T 2 T 3 S S β.exp( T.exp( T ) ) T 1 >T 2 >T 3 0,5 0,8 0,5 0,8 Habtualmente consdera-se on 0,7 feto da temperatura na característca - de um transstor npn. decresce aproxmadamente 2m/º. Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Transístores polares uras característcas do JT (npn) f( ) para constante Zona de saturação...... Zona acta drecta......... - A A tensão de arly Zona de corte Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Transístores polares Análse de crcutos dc com o JT (npn) - (ecta de carga estátca) 5kΩ Da malha de saída tem-se: + ou + 0 1 + 4 330kΩ... +10 quação de uma recta, em que: para para 0 > 0 > PF - ponto de funconamento em repouso Q (1mA) PF... 10µA... PF( Q, Q )... Q (5) Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Transístores polares Transstor de junção bpolar (NPN) (xemplos) β100 on 0,7 330kΩ 5kΩ +10 5 4 100kΩ 2,7kΩ 3,3kΩ +10 a) b) c) 5kΩ 10kΩ +10-10 Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Transístores polares Transstor de junção bpolar (PNP) (xemplos) β100 on 0,7 +10 3,3kΩ +10 10kΩ +10 6 330kΩ 5kΩ 5 100kΩ 2,7kΩ 5kΩ -10 a) b) c) Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Transístores polares Análse de crcutos dc com o transstor de junção bpolar (npn) - (xemplo) 1. Malha de entrada 3. Malha de saída + 4 0,7 330 k. + on on 10 µ A 0 + 5. +. 10 5k.1m 0 5kΩ 2. quações do JT β. 100.10µ A 1mA + ( β + 1). 101.10µ A 1,01mA 1mA 4 330kΩ +10 Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Transístores polares xemplos de polarzação dc de crcutos com JT s Malha ase-mssor + + 0 β. Malha olector-mssor + + 0 Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Transístores polares xemplos de polarzação dc de crcutos com JT s (polarzação por dsor de tensão) 1 TH 2 TH TH TH 1 1 // 2 + 2 2. Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Transístores polares Polarzação por dsor de tensão (equalente de Théenn da malha ase-mssor) 1 TH TH 2. // 2 TH TH 1 2 1+ 2 Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Transístores polares 1 2 Polarzação por dsor de tensão e resstênca no mssor TH TH A ntrodução de uma resstênca no emssor traduz-se em crcutos com boa establdade do seu ponto de funconamento em repouso (PF) e faz com que a corrente seja pratcamente ndependente do alor de b e a corrente pratcamente ndependente de. + + + 0 TH TH on + + +β+ ( 1) 0 TH TH on TH on +β+ ( 1) TH β. ( β+ 1). + + + 0 ( + ). Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Transístores polares Polarzação com resstênca de rectroacção colector-base e resstênca no emssor + ( + ( β + 1) + ) + ) + + + ( β + 1) + ( β + 1) + + + ( β + 1) 0 0 β. + ( + + ) + + ( + + + ) 0 0 Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Transístores polares Polarzação com duas fontes de tensão - + on + ( β+ 1) on + ( β + 1) 0 β. + + + + 0 Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Transístores polares Polarzação com fonte de corrente - α. β + 1 + + + + 0 + Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Transístores polares Hpótese: ZAD >0; β. ; on 0,7; > sat erfcação da zona de funconamento de um crcuto com JT s alcular (malha baseemssor) Sm >0 alcular (malha colectoremssor) > sat Sm Zona Acta Drecta PF( Q, Q ) Não Não Zona de orte 0; 0; 0 <0,7 PF(, 0) Zona de Saturação sat 0,2 PF( sat, sat ) Parte-se da hpótese que o JT está na ZAD; alcula-se a partr da malha de entrada, ou base-emssor; Se o alor obtdo para for nulo ou negato conclu-se que o JT está na Z - Zona de orte; 0; 0 e 0; o é nferor a 0,7. Se o alor de for posto calculamos β e calculamos a partr da malha colectoremssor. Se o alor obtdo para for nferor ou gual a sat, concluímos que o JT está na ZS- Zona de saturação. sat e há que calcular sat da malha de saída ( β ). Se o alor de for superor a sat, então o JT encontra-se mesmo na ZAD e Q e Q são os obtdos nos cálculos anterores. Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Transístores polares Funconamento do JT no corte e saturação 5 Zona de orte : < 0,7 on < 0 0 0 0,7 < 0 0 < < 5 100k Ω 4k Ω o Zona de Saturação : > 1,9 sat sat < β. sat 5 0,2 1,2mA 4k 0,7 > 12µ A 100k > 100k.12µ + 0,7 1,9 sat sat on sat > sat β 1,2mA 12µ A 100 o() 5 orte Zona acta Zona Acta Drecta : 0,7 < < 1,9 0,2 Saturação 0,7 1,9 5 () Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Transístores polares Funconamento do JT no corte e saturação ( β + 1) sat sat 100.16µ A 1,6mA 10 4,7k.1,6m 3,3.1,6m 2,8 < sat on sat sat 6 0,7 16µ A 101x3,3k sat 0,2 ZS 10 0,2 5,3 0,96mA 4,7k 1,6m 0,96m 0,64mA +6 +10 4,7k Ω 3,3k Ω Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Transístores polares ondções D As condções de polarzação D obtêm-se consderando be 0 S exp( / β / α / T ) O JT como amplfcador Sobreposção de um snal A à tensão D Se for aplcada uma tensão A de alor be, a tensão, alor total nstantâneo, é: + Da mesma forma tem-se para a corrente : be ondções D; be 0 be S S exp( exp( / T / T ) ).exp( be S exp[( / T ) + be ) / T ] exp( / ) be T ondções A; be 0 Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Transístores polares O JT como amplfcador Utlzando a aproxmação e x 1 + x se x << 1 be Se be << T tem se exp( ) 1+ T ( 1+ be / T ) + be + T como + tem se g m c c Defne se g m be é desgnado por transcondutânca T c g T m be T. be be b r β β 1 β π b ou be b T 1 β r π T be be T 1 + β β g m g β m g m β T be be be Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Transístores polares O JT como amplfcador PF t Operação de um transstor em snas fracos: um snal fraco be com a forma snusodal sobrepõe-se à tensão, o que dá orgem a uma corrente no colector em A, c, também de forma snusodal que se sobrepõe à corrente D, ; c g m. be. be t Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Transístores polares O JT como amplfcador modelos para snas pequenos O modelo π-híbrdo b c b c be r π g m be be r π β. b e a) b) e g com g ou e com r be T c m be m c β. b b π T rπ As fguras a) e b) representam duas ersões lgeramente dferentes do modelo π-híbrdo smplfcado do transstor de junção bpolar operando com snas pequenos: m a) o JT é representado por uma fonte de corrente controlada por tensão [amplfcador de transcondutânca] m b) o JT é representado por uma fonte de corrente controlada por corrente [amplfcador de corrente] Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Transístores polares O JT como amplfcador modelos para snas pequenos O modelo em T c c c g m be com gm ou c α. e e e r com r e T be e T b be g m be r e e a) b) b be e α. e r e As fguras a) e b) representam duas ersões lgeramente dferentes do modelo em T smplfcado do transstor de junção bpolar operando com snas pequenos: m a) o JT é representado por uma fonte de corrente controlada por tensão [amplfcador de transcondutânca] m b) o JT é representado por uma fonte de corrente controlada por corrente [amplfcador de corrente] stes modelos explctam a resstênca de emssor r e em ez da resstênca de base r p tal como apareca nos modelos π-híbrdo Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Transístores polares O JT como amplfcador modelos para snas pequenos Modelo π-híbrdo nclundo o efeto de arly...... b be r π g m be r o c - A......... b e c Fazendo nclur o efeto de arly nos modelos π-híbrdo, ele traduz-se pela nclusão de uma resstênca r o, de alor aproxmado A /, entre o colector e o emssor. be r π β. b r o e ro A Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Transístores polares O JT como amplfcador Parâmetros dos modelos para snas pequenos m termos das condções D β T T T g m rπ re ro T A m termos do parâmetro g m r e α 1 rπ gm gm β g m m termos do parâmetro r e α 1 1 g m rπ ( β + 1)re gm + r r r e e π 1 r e elação entre os parâmetros a e b β α 1 α α β β + 1 β + 1 1 1 α Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Transístores polares O JT como amplfcador ganho de tensão A tensão total nstantânea no colector do transstor,, é: ( + ) ce ( c + c ) be Donde se conclu ce c omo ou ce ce be c g g g m m m be Ganho de tensão be A g tem se: m omo ou ce β β. Ganho de tensão c ce be b b e β. r β. r A π b π r π be π β. r be tem se : Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Transístores polares O JT como amplfcador análse de crcutos em ac Determnar o ponto de funconamento em repouso do transstor e, em partcular, o alor da corrente de colector,. sta análse é feta consderando apenas as fontes de tensão e corrente dc e substtundo os condensadores por crcutos em aberto. alcular o alor dos parâmetros necessáros para os modelos ncrementas, para pequenos snas: T gm, rπ, re T epresentar o esquema ncremental equalente do crcuto amplfcador, substtundo as fontes de tensão dc ndependentes por curto-crcutos e as fontes de corrente dc ndependentes por crcutos em aberto. Substtur cada um dos condensadores de bloqueamento e contorno por um curto-crcuto. Substtur o transstor por um dos modelos equalentes para pequenos snas. Utlzar-se-á o modelo que se entenda por mas conenente para a análse da confguração em questão. Analsar o crcuto resultante de acordo com as les e regras da teora dos crcutos, por forma a obter o ganho de tensão, o ganho de corrente, a restênca de entrada, etc.. T, etc. Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Transístores polares O JT como amplfcador exemplo +12 Pretende-se determnar o ganho de tensão do amplfcador representado na fgura; β100. 5kΩ Determnemos em prmero lugar o ponto de funconamento em repouso, fazendo 0. 100kΩ o β. Transstor 100.0,023m 2,3mA na on 15 5k.2,3m 3,5 ZAD : 3 0,7 0,023mA 100k PF(3,5;2,3mA) 3 +12 alculemos agora os parâmetros para os modelos para snas pequenos 5kΩ r r π e g m T T T 25m 0,023m 25m 2,32m 1087Ω 10,8Ω 2,3m 92mA/ 25m 3 100kΩ 0,7 Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Transístores polares O JT como amplfcador exemplo (cont.) +15 Utlzemos o modelo π-híbrdo do transstor, utlzando o parâmetro β, mas sem r o, e substtuamos o crcuto pelo seu equalente ncremental. 5kΩ Da análse do crcuto temos: 100kΩ o b o A A r π + o c β. β. r + π β. 100x5k 4,95 1,087k + 100k o b r π + b be 3 r π c β. b o O snal ( ) no ganho de tensão representa a nersão de fase do snal na saída em relação ao snal na entrada e rcuto equalente ncremental Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Transístores polares O JT como amplfcador confgurações base onsderam-se três confgurações base para crcutos amplfcadores com o transstor de junção bpolar: onfguração em emssor comum mssor à massa em A Snal de entrada entre a base e o emssor Snal de saída entre o colector e o emsor (massa) onfguração em colector comum olecotr à massa em A Snal de entrada entre a base e o emssor Snal de saída entre o emssor e a massa onfguração em base comum ase à massa em A Snal de entrada entre o emssor e a base Snal de saída entre o colector e a base (massa) Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Transístores polares Amplfcador em mssor-omum, o condensadores de acoplamento (bloqueam as componentes contínuas na entrada e na saída) S 1 o condensador de contorno (bypass) A capacdade dos condensadores de acoplamento e de contorno é sufcentemente eleada para que a sua reactânca se possa consderar como um curtocrcuto perante as restantes mpedâncas do crcuto para as frequêncas de nteresse. s 2 a) onfguração típca do amplfcador monoestágo em mssor omum com componentes dscretos L o O crcuto equalente para pequenos snas obtém-se substtundo o JT pelo seu modelo equalente π-híbrdo, elmnando as fontes de tensão D e curtocrcutando os condensadores, o e. S b c s be r π g m be L o n o e b) rcuto equalente para pequenos snas do amplfcador em mssor omum do crcuto a) Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Transístores polares Amplfcador em mssor-omum (cont.) Ganho de tensão (com g m ) A o s o be g r π g m m be rπ // // + // S // L. r π L S rπ // // + Ganho de tensão (com β) A o s b o β 1 r π. r π esstênca de entrada b L L rπ // // + β. // r π //. r π S S S rπ // // + S S b s be r π g m be L o n o e a) rcuto equalente ncremental modelo π-híbrdo com gm, desprezando ro face a e L S b) rcuto equalente ncremental modelo π-híbrdo com β, desprezando ro face a e L esstênca de saída b s be r π β. b L o n o e c c r π // r π // 1 // 2 ou o o r o // Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Transístores polares Amplfcador em mssor-omum (cont.) Ganho de tensão quando se substtu a malha consttuída por s, S e pelo seu equalente de Théenn th b c th be r π β. b //L o o th A β b // o s S // L β. // r + π th L th + b. + S r π S th +. th s e a) rcuto equalente para pequenos snas substtundo a malha consttuda por s, S e pelo seu equalente de Théenn th b c Ganho de tensão quando se consdera o efeto de arly (r o ) th be r π r β. o b //L o o β ( r A b o s o // // L ) β.( ro // // r + π th L b r ). + S π th + th e a) rcuto equalente para pequenos snas quando se consdera o modelo π-híbrdo com o parâmetro ro. Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Transístores polares Amplfcador em colector comum (ou segudor de emssor) Ganho de tensão o A ( b Se e r o s r π π então // L ) ( β + 1) ( b + ( β + 1)( b // L ) // ( β + 1).( // L ) r + ( β+ 1)( // ) π << ( β + 1)( A 1 // daqu o nome de segudor de emssor o s L ) L L ) s S 1 2 a) onfguração típca do amplfcador em olector omum ou Segudor de mssor com componentes dscretos S r π b s be c b L o e o L o esstênca de entrada β. b r π + ( β + 1)( // L ) b) rcuto equalente para pequenos snas do amplfcador em olector omum do crcuto a) Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Transístores polares Amplfcador em mssor-omum degenerado Ganho de tensão S 1 o o β o b // β. L // L. th + r π b th + r π th + ( β + 1 ) 1 th + ( β + 1) 1 s 2 1 2 L o A o s th β. // L + r + ( β + 1) π 1. + S th a) Amplfcador em mssor omum degenerado b c esstênca de entrada th be r π β. b //L o + ( β + 1) ( r π 1 ) // e 1 b) rcuto equalente para pequenos snas do amplfcador em mssor omum degenerado do crcuto a) Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal
rcutos com Díodos rcuto duplcador de tensão 1 D2 2.max c1 D1 2 o t max 2.max o t t Sstemas de nstrumentação - ondconamento de Snal