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Eletrônica II

Germano Maioli Penello

[email protected]

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

Aula 19

Resposta em frequência

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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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Baixas frequências – f < fL

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

Por que consideramos os capacitores como curto-circuito?

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!


Passa baixa Passa alta

Bode plot

http://www.onmyphd.com/?p=bode.plot&ckattempt=2

Determinando frequência de corteA frequência de corte é definida quando o ganho cai um fator

Relembrando:

Um decibel (dB) representa a razão entre duas quantidades de potência.

Ganho(bel) = log10(P1/P2)Ganho(decibel) = 10 log10(P1/P2)

Quando aplicado à tensões e correntes

Ganho(decibel) = 20 log10(V1/V2)Ganho(decibel) = 20 log10(I1/I2)

Ganho(dB) = 20 log10(2-1/2) = -10*log(2) = -3dB

Por isso definimos w0 como a frequência de corte

Quando w = w0 , o ganho (função de transferência) cai um fator


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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?

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

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

Resposta em frequência intermediária

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Qual é esta configuração?


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Configuração fonte comum

Como determinar o ganho deste circuito para frequências intermediárias?


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Como determinar o ganho deste circuito para frequências intermediárias?

Seguindo o passo a passo que já fizemos até o momento no curso. O modelo de circuito equivalente já conhecemos e nesta análise, podemos considerar os capacitores de acoplamento e de bypass como curto circuitos.


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Resposta em baixa frequência

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Como determinar o ganho deste circuito para baixas frequências?


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Como determinar o ganho deste circuito para baixas frequências?

Em baixas frequências, as capacitâncias não podem mais ser consideradas como curto circuitos. Teremos que incluir as reatâncias capacitivas nos cálculos.

Xc = 1 / jwC


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Isolar vs e utilizar a equação de corrente


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Ganho da banda central(slide 16 – considerando C1, C2 e Cs como curto)

Três passa alta acoplados! Se w >> w01, w02 e w03 recaímos na situação de freq. intermediárias


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Ganho da banda central(slide 16 – considerando C1, C2 e Cs como curto)

Como determinar a frequência de corte? Cenas do próximo capítuloTrês passa alta acoplados!

Determinando fL

fL = w01, w02 ou w03?

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