Eletrônica II - lee.eng.uerj.brgermano/EletronicaII_2015-2/Aula 18.pdf · Amplificador cascode Vimos que: Base comum –Bom por ter largura de banda elevada, mas tem baixa impedância

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Eletrônica II

Germano Maioli Penello

[email protected]

http://www.lee.eng.uerj.br/~germano/Eletronica II _ 2015-1.html

Aula 18

Amplificador cascodeVimos que:

Base comum – Bom por ter largura de banda elevada, mas tem baixa impedância de entrada.Emissor comum – alta impedância de entrada implica em baixo ganho.

Acoplamento dos dois gera um amplificador com moderadamente alta impedância de entrada, alta impedância de saída, alto ganho e boa resposta em frequência.

Q1 – emissor (fonte) comum

Q2 – base (porta) comum

MOSFETBJT

Vantagens de acoplar os transistores na configuração cascode:• Melhor isolamento entre entrada e saída• Melhor ganho• Aumento de impedância de entrada• Aumento de impedância de saída• Melhor estabilidade• Aumento de largura de banda

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Amplificador cascode

Rin =

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Dterminando Gm

Resultado esperado. A corrente que passa no circuito depende basicamente de Q1

E agora Ro nada mais é do que a resistência de saída que já calculamos.


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Com isto, o ganho pode ser facilmente calculado


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Caso e

Deixando claro o aumento no ganho!

Amplificador cascode - Exemplo

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Corrente de saída de Q1 é acoplado à entrada de Q2


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Corrente de saída de Q1 é acoplado à entrada de Q2


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Configuração Darlington

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Para se obter um alto ganho de corrente, a configuração Darlington pode ser utilizada.Também chamado de par Darlington


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Se comporta como um único transistor com um alto ganho de corrente


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Se comporta como um único transistor com um alto ganho de corrente

Desvantagens VBE = VBE1 + VBE2 1,4VManter o par na ativa

Resposta em frequência

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Até o momento estudamos os amplificadores sem entrar em detalhes sobre a resposta em frequência (consideramos que as resistências de entrada e saída e o ganho dos amplificadores não dependem da frequência)

A experiência mostra que isto não é verdade!


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Por que entender a resposta em frequência das configurações dos amplificadores?

Estender a banda de frequência para que o amplificador funcione na faixa de frequência desejada. Por exemplo, em um amplificador de áudio as frequências de interesse vão de 20 Hz (fL) a 20 kHz (fH).


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Ganho apresentado em escala logarítmica (dB)

Baixas frequências – f < fL

Altas frequências – f > fH

Frequências intermediárias – fL < f < fH


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Por que consideramos os capacitores como curto-circuito?

Xc = 1 / jwC Se f, Xc 0

Se a reatância é zero, este dispositivo pode ser considerado como um curto circuito


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Podemos considerar que as capacitâncias de acoplamento e de bypass são um curto, e que as capacitâncias internas dos dispositivos são mais um circuito aberto.

Esta é a análise que temos feito até o momento no curso!

Modelo de baixas frequências e de frequências intermediárias - MOSFET

Modelo de altas frequências

MOSFET


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Ganho é reduzido devido às capacitâncias de acoplamento e de bypass.


Xc = 1 / jwCSe f, Xc 0 Em baixas frequências essa

aproximação não é mais válida!

Se f0, Xc


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Ganho é reduzido devido às capacitâncias de acoplamento e de bypass.


Xc = 1 / jwCSe f, Xc 0 Em baixas frequências essa

aproximação não é mais válida!

Em baixas frequências os capacitores não podem ser considerados como curtos!

Se f0, Xc


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Ganho é reduzido devido às capacitâncias internas do MOSFET ou do BJT

Podemos agora considerar que as capacitâncias de acoplamento e de bypass são um curto, mas as capacitâncias internas dos dispositivos não são mais um circuito aberto.


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Ganho é reduzido devido às capacitâncias internas do MOSFET ou do BJT

As capacitâncias de acoplamento e de bypass são um curto, mas as capacitâncias internas dos dispositivos não são mais um circuito aberto.

Modelo de altas frequências

MOSFET

Modelo de baixas frequências e de frequências intermediárias - MOSFET

Não entraremos em detalhes neste modelo agora. Mas já temos em mente que o modelo adotado até o momento só é válido em regimes de baixa e média frequências!

Faremos simplificações neste modelo mais adiante no curso!


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A partir desta aula, começaremos a analisar a resposta em frequência dos circuitos amplificadores. De início, veremos como determinar fL. Ao longo das próximas aulas veremos como determinar fH. Com fL e fH determinados, a banda de operação do amplificador é encontrada.


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Por que separar a análise em três regiões em vez de calcular o circuito completo de uma vez?

Separando as regiões, simplificamos a análise e obtemos resultados satisfatórios na banda de frequência do amplificador. Isto permite a obtenção de funções de transferência simplificadas, facilitando o desenvolvimento de um projeto.

Esta técnica é válida desde que fL << fH


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Classificação dos amplificadores em função da resposta em frequência

Acoplado capacitivamente

(Amplificador AC)

Acoplado diretamente

(amplificador DC)

Passa-banda(filtro passa-banda)


Qual deles funciona como um filtro passa baixa? E passa alta?






Passa baixa Passa alta


nos circuitos mostrados no slide anterior e

Se w

Se w 0 Valor finito 0

0 Valor finito


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Qual é a função de transferência do circuito acima?


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Qual é a função de transferência do circuito acima?


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O que acontece com a resposta em frequência de um divisor de tensão se adicionarmos um capacitor de acoplamento (capacitor ligando a entrada à saída) ao circuito?


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Note que K é igual à função de transferência de um divisor de tensão


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O capacitor Cs está entre a entrada e a saída do circuito (capacitor de acoplamento)

O que acontece com a função de transferência em baixas frequências e altas frequências?


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Baixas frequências Faz sentido:Capacitor como circuito aberto, Vo está aterrado!


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Baixas frequências

Altas frequênciasFaz sentido:Divisor de tensão (Capacitor como um curto)

Faz sentido:Capacitor como circuito aberto, Vo está aterrado!


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Baixas frequências

Altas frequências

Com este exemplo, percebemos que um capacitor de acoplamento influencia resposta em frequências do circuito! Neste caso analisamos a influência do capacitor num divisor de tensão.


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Ganho em amplificadores

Ganho constante para uma larga faixa de frequências – faixa de passagem ou faixa de médias frequências.

Em baixas frequências, o ganho é reduzido devido aos capacitores de acoplamento.

Em altas frequências, o ganho é reduzido devido à capacitâncias internas aos dispositivos e à capacitância de carga.

• Modelo de circuito do transistor visto ao longo do curso• Capacitores de acoplamento e bypass como curto

• Modelo de circuito do transistor visto ao longo do curso• Não podemos considerar os capacitores como curto, capacitores incluídos no

cálculo

• Modelo de circuito será revisto incluindo capacitâncias internas dos transistores

• Capacitores de acoplamento e bypass como curto

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