Modelo básico de um amplificadorFONTE: http://www.deas.harvard.edu/courses/es154/pdf/lect_03_amp_fresp.pdf

• Amplificador de tensão Objetivo: amplificar a tensão ac vin

Bloquear sinais dc

• Utiliza-se os capacitores de acoplamento CC1 e CC2 para bloquear a componente DC dos sinais de entrada e de saída.

– Os pontos de operação DC de entrada e de saída são determinados pelo amplificador.

– Observe que a adição destes capacitores altera a resposta em freqüência (i.e, os diagramas de Bode de magnitude e fase) do amplificador.

• O ponto de operação DC do sinal de entrada pode não ser a mesma tensão de entrada DC desejada para o amplificador; o mesmo pode ser dito em relação à saída. Deseja-se determinar o ponto de operação DC para o amplificador de modo independente.

Exemplo

• Circuito equivalente do amplificador para pequenos sinais (modelo de pequenos sinais) para freqüências médias (midband frequencies):

• Exemplo de um amplificador (um único estágio) usando um MOSFET.– O capacitor C bloqueia componentes DC

que poderiam interferir em vin;

– O ponto de operação DC do amplificador é determinado pelos resistores R1 e R2.

– O capacitor C comporta-se como um curto-circuito;– O MOSFET é modelado como uma fonte de corrente controlada por

corrente.

Amplificador de tensão ideal

• R in ∞

• R out 0.

• FTCT: Ao×vin

– Ao : ganho em malha aberta.

Amplificador de tensão não ideal com capacitores de acomplamento

• Características não-ideais:– Impedância de entrada finita: R in e C in

– Impedância de saída finita: R out e C out

• Capacitores de acoplamento CC1 e CC2: valores elevados (da ordem de F).

• Capacitores parasitas C in e C out : valores pequenos (da ordem de

pF).

• O modelo equivalente pode ser simplificado, dependendo da freqüência dos sinais envolvidos.

Modelo de faixa média (média freqüência)

• Para freqüências médias, pode-se modelar :– Os capacitores de acoplamento CC1 e CC2 como curto-circuito (por que?).

– Os capacitores parasitas C in e C out como circuito aberto (por que?).

• Normalmente, Rin >> RS e Rout << RL.

• Como os capacitores parasitas afetam o ganho?

diagrama de Bode de magnitude?

Modelo de baixas freqüências

• A baixas freqüências :– Os capacitores de acoplamento CC1 e CC2 não podem ser ignorados (por

que?).

– Os capacitores parasitas C in e C out podem ser desprezados (por que?).

• Como os capacitores de acoplamento afetam o ganho?

diagrama de Bode de magnitude?

Modelo de altas freqüências

• A altas freqüências :– Os capacitores de acoplamento CC1 e CC2 podem ser considerados curtos

(por que?).

– Os capacitores parasitas C in e C out não podem ser desprezados (por que?).

• Qual a conseqüência disto no ganho?

diagrama de Bode de magnitude?

Diagrama de Bode

• De magnitude :

Diagrama de Bode (2)• Somando as contribuições individuais :

Diagrama de Bode (3)• E o diagrama de Bode de fase?

Exemplo: resposta em baixas freqüências

• Como o capacitor de acoplamento CC1 na entrada afeta a resposta em baixas freqüências do amplificador?

onde:

determina a freqüência de corte inferior

vin

R gC C1

R in

R out

Exemplo: resposta em altas freqüências I

• Considere o efeito do capacitor parasita C in (assuma Cout = 0):

• O circuito é de constante de tempo única (CTU): possui um único pólo e uma freqüência de corte superior p rd/s.

vin

R g

C in

R in

R out

R LC out

Exemplo: resposta em altas freqüências II

• Considerando-se também o efeito de Cout , o ganho tem a forma:

• Se p1 p2 , a largura de banda 3dB é determinada por p1 (pólo dominante);

• Se p2 p1 , a largura de banda 3dB é determinada por p2 (pólo dominante);

• Se p1 ≈ p2 , a freqüência de corte é determinada igualando-se o denominador a 2:

Impedância de realimentação

• Uma impedância que faz uma ligação entre os nós de entrada e saída em um amplificador inversor afeta significativamente a impedância de entrada de um amplificador. (E a impedância de saída?)