Circuitos Electrónicos Básicos 2

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 3

Fonte de corrente simples

1

2 2 1 1 1

1 2 2 1

1 2

1

1 2 1 2

fonte: ;Conv. / : ; Conv. / : ; Conv. / :

( 0.7 )

z. activa: 0.7 , z. activa:

1

constante

; ( )

,BE

T

BE

CE CE BEVV CE

C S AA

O

CC BEREF

BE BE S C C RES

V I I V V I

V V

Q V V Q V V

VI I e se VV

Q Q I

IR Q Q

V VIR

V V II II

β

≈

≥ =

= + → ∞ → ∞

−= ≈

= →= ≈= = 1 2

1 2 2 1 2 1 2 1

1 2

1 2 1 2 / / /

, repetidor de corrente

( « ); ( )

(CCCS) "curr

espelho de corrente ent mirror"

B B O

BE BE SS S

F

C C S

I I IV Q QV II I I I I A A

Q Q

+

= ≠ =≠ → =

Circuitos Electrónicos Básicos 4

Fonte de corrente simples

1 2 1 2

1 21 1 2

1 2

2 2

1

2

11

1 Efeito das corrente de base:

1 2 /

2 Efeito de Early

( 0.7 )

3 resistênci

, ,

,

:, ,1 /1 /

(resa in . dinâmiccremental

A

C CREF C C C

A

C CE A

C

REFC O

CECE A

V Q QI II I I I

V Q QI V VI

I

VV

I

VV

I

β β β

β β

β

β

= = ≠ ∞ → ∞ =

= + + = →

= ∞ ≠ ∞

= =+

=

≈+

=+

a)

Ro=ro2r ro2gm2 v R//(gm1)-1

(R)

Q2

Circuitos Electrónicos Básicos 5

Fonte de corrente simples

2 2

1 2 3

2

Compensação das corrente de base

2

menor efeito de <

:

1 2 /O

REFREF

OO CI II II I

β β β

β

β

ββ

= = =

= =+ → =+

∞Q3

Circuitos Electrónicos Básicos 6

Fonte de corrente múltipla

• I1 a IN podem ser múltiplos ou simples cópias de IREF.

• Associação de transistores unitários ou escalonamento da área de emissor: I proporcional a Ae

• Partilham a mesma referência, reduz consumo.

• ...com extracção e injecção de corrente.

Circuitos Electrónicos Básicos 7

Fonte de corrente simples

1 2

1

22

2 2 1 1 1 12

2 2

1 1 1

fonte: ;Conv. / : ; Conv. / : ; Conv. / :

Sat: , Sat:

( ) (1 )

Valor da corrente é contr

constante

1 ( / )1 ( /

o)

DS GS t DS GS

D GS t D

O

DD GSREF

DSD

REF S

S

o

G

IR Q Q

V VIR

VI

V I I V V I

Q V V V Q V V

I k V Vk W L

I k V LI

W

Vλλ

λ

≥ − =

= − +

−= ≈

+→ = ≈

+

2

lado pela relação da área dos transistores.

O OR r=

Circuitos Electrónicos Básicos 8

Áreas de elementos em CI’s

Circuitos Electrónicos Básicos 9

Áreas de elementos em CI’s

Circuitos Electrónicos Básicos 10

Amplificador com carga activa

( )1 1

1 2

1 2

21

1 2

1 1 1 2

1 1 2

1

Regime incremental

/ 11 1

Exemplo: 100comparação com carga resis

.//

//

2000tiva «

m C T

C C

i m m o o o

V m o o

V

C CV m C

T T

o o AN APAN AP

AN AP

C o

Q Q Z ActivaR r G g R r r

A g r r

e

g I VI I V V

r

A

R IA

r V VV V

V V V

g

R r

R

π

− − −= = =

= = =

= −

=

+ ++

= = →

−≈ − =

2

40 80V

V

T

AV

−

=→ −

ii

vi

io

vor ro1gm1 v ro2

R

vO

VCC

Q1IREF

Q2 Q3

vI

Circuitos Electrónicos Básicos 12

Amplificador com carga activa

Circuitos Electrónicos Básicos 13

Amplificador com carga activa

( )

1 2

1

1 2

1 1 2

Regime incremental

Exemplo: 100 ; 10 ; 1

menor que com transistores bipola

////

20 5 100res

A D GS

i m m

o o o

V m o o

i m o

t

V

Q Q SaturaçãoR G gR r rA g r r

R G S R M A

e

V V I A V V Vµ

µ= = − =

→

= ∞ ==

= −

= ∞ = = Ω =

vi

io

voro1gm1 vi ro2

Circuitos Electrónicos Básicos 14

Fontes de corrente de Alta ImpedânciaFonte de Widlar

1 2

2 1

2 2 1

1 22 1 2

1 2

1 2

2

22

0.7 mas não 0.7V!

fonte: ;(só com BJTs)

( ; )»1 ,

ln ln

: 10 , prete

( )permi

nde-

te

se:I

«

ln

fon

5

O

S S

O C REF

REFC

BE BE

C E C REF

C CC E BE BE T T

S S

CC

C

O

E T

Q QV V

I I I II II R V V V VI I

exemplo V

II I

I I I

II

V

V

V

A

RI

β

µ

=

<

→ ≈ ≈

= − = −

=

=

=

= ≈

→ =

1 2 22

1 2

1 2 2

te de Widlar:

fonte simple

1

s

9.3

ln 26.5

: / 5

/ 25 372

resistência de valor excessivo em CI

CC BEREF REF

REF

REFC E T E

C

CC BEREF C REF

REF

V VI mA R kI

IQ Q I R V R kI

A AV VI A A I A R k

Iµ

−= → = = Ω

= → = → = Ω

=

−= ⋅ = → = = Ω

→

Circuitos Electrónicos Básicos 15

Fontes de corrente de Alta ImpedânciaFonte de Widlar

( )

[ ]

2 2 2

2 2 2

22 1 2

2

Resistência incremental

1 //

(degeneração de emissor

100 20

)« 1

5 10

0

O O m E

E O O m E

C Em E BE BE

T

O O

R r g r R

se R r R r g RI Rg R V V

VR r

mV

π

π

≈ +

→ ≈ +

→→ −

−= = − →

Nota: se RE elevada RO fica muito alta

→ substituír RE por fonte elementar → Cascode

Circuitos Electrónicos Básicos 16

Fontes de corrente de Alta Impedância Fonte de corrente de Wilson

3 1 2

2

3

Compensação de elevado

Transistores iguais:

pode mostrar-se:

212 2

Regime incremental: 12O o

B

O

C C C REF

O REF

IR

I I

R

I I

I

r

Iβ β

β

≈ = ≈

= − +

≈

+

3 3 2 3 3 2

Com transistores MOS iguais, pode mostrar-se: Regime increment (al: 2 )O o m o m

O R F

o

E

o

I IR r g r g r r≈ + ≈

=

Circuitos Electrónicos Básicos 17

Fontes de corrente de Alta ImpedânciaFonte Cascode

1, 4

3 3 2 3

efeitode

Resistência incremental12O O m O O O

Q Q

R r g r R rβ≈ ≈

Q1

IREF

Q2

Q3Q4

OI

Circuitos Electrónicos Básicos 18

Impedância de fonte Cascode MOS

2 2 2 2 2

2 1

2 2

2 1 2 2 2 1

2

2 1 1

1

2

1 ( )

se »1 e , mesma ordem de grandeza, desprezando o efeito d

( )

e corpo,

x o x m mb gs xo o o m mb o

x

m o

gs

gs o x

o m o o

o o

vR r r g g ri

g

v r i g g v v

v r i

R g r r

r r r

= − + − = −

⇒ = = +

+ +

≈

Circuitos Electrónicos Básicos 19

Amplificador Cascode

( ) ( )

1 2

1 1 1 2

1 1 2 1 1 2

1

2

Regime incremental

Fonte de corrente de alta impedância (ex. c.

//// » /

as )

2

co e

/

1

d

i m m o o o

V m o o m o o

o o

o o

Q Q Z Activa

R r G g R R RA g R R g r rR

R

e

r

r

π

β

β

= = =

= − −

≈

≈

Ro1

Ro2