psi3321 Bloco2 - 2017 - edisciplinas.usp.br · 127 24ª Aula: Amplificadores com TBJ Criando Modelos para Pequenos Sinais para o TBJ Ao final desta aula você deverá estar apto a:-Explicar

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Aula 24: O Amplificador Emissor Comum (EC)(p.290-293)

Prof. SeabraPSI/EPUSP

Eletrônica I – PSI3321Programação para a Segunda Prova (cont.)

21ª 02/06 Análise cc de circuitos com transistores, exercícios selecionados: 5.1, 5.4, 5.10.

Sedra, Cap. 5 p. 246 + 264-269

22ª 06/06 O TBJ como amplificador para pequenos sinais (as condições c.c., a corrente de coletor e a transcondutância)

Sedra, Cap. 5,p. 263-264;p. 275-276.

Teste 119h20-9h35

23ª 09/06 A corrente de base e a resistência de entrada da base, a resistência de entrada do emissor. Ganho de tensão,Exemplo 5.38, modelos equivalentes (modelos -híbrido e T)

Sedra, Cap. 5,p. 276-279

24ª 13/06 Aplicação dos modelos equivalentes para pequenos sinais, Efeito Early. O amplificador emissor comum (EC) - Exercício 5.43

Sedra, Cap. 5p. 290-293

Teste 129h20-9h35

25ª 20/06 O amplificador emissor comum com resistência de emissor Sedra, Cap. 5p.293-295

Teste 139h20-9h35

26ª 23/06 O amplificador base comum (BC) Sedra, Cap. 5p. 296-297

27ª 27/06 O amplificador coletor comum (CC) Sedra, Cap. 5p. 297-302

Teste 149h20-9h35

28ª 30/06 Aula de Exercícios

2a. Semana de Provas (01/07 a 07/07/2017)Data: xx/xx/2017 (xxxx-feira) – Horário: xx:xxhs

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24ª Aula: Amplificadores com TBJ

Criando Modelos para Pequenos Sinais para o TBJ

Ao final desta aula você deverá estar apto a:

- Explicar a importância e como determinar os principais parâmetros de qualidade de um amplificador (ganhos e impedâncias)

- Analisar circuitos amplificadores na configuração emissor comum determinando parâmetros como ganhos e impedâncias

- Analisar circuitos amplificadores para determinar a forma de onda de tensão de saída, considerando os limites de corte e saturação

128

Uma palavra sobre Circuitos Amplificadores

Carga L

ov

i R

vAv

(max ) CargaAv

ovo

i

vAv

Carga L

ov

sig R

vGv

Carga

ovo

sig

vGv

Carga L

oi

i R

iAi

(max ) Carga curtoAi

osis

i

iAi

Carga L

iin

i R

vRi

Carga

ii

i

vRi

0i

xo

x v

vRi

0sig

xout

x v

vRi

Amplificador de TensãoAmplificador

de Tensão

Escolhemos estas!!!

Como era com o A.O.?

Pode ser um Amp com TR ou com um AO!!!

129

Uma palavra sobre Circuitos Amplificadores

Carga L

ov

i R

vAv

(max ) CargaAv

ovo

i

vAv

Carga L

ov

sig R

vGv

Carga

ovo

sig

vGv

Carga L

oi

i R

iAi


osis

i

iAi

Carga L

iin

i R

vRi

Carga

ii

i

vRi

0i

xo

x v

vRi

0sig

xout

x v

vRi

Amplificador de Tensão

Escolhemos estas!!!

130

Uma palavra sobre Circuitos AmplificadoresAmplificador de Tensão

1. Ganho de Tensão: Determinar diretamente a relação vo por vi (ou Vsig), com ou sem carga – como for pedido.2. Impedância de Entrada: Determinar diretamente a relação vi por ii, com ou sem carga – como for pedido.3. Impedância de Saída: Curto-circuitar a fonte de tensão de entrada (vsig) e determinar a relação vx por ix

injetado na saída4. Ganho de Corrente (em curto circuito): Curto-circuitar a saída (RL) e determinar a corrente io

Estratégia de cálculo:

Lv vo

L o

RA AR R

vo m oA G R

i in

sig in sig

v Rv R R

in Lv vo

in sig L o

R RG AR R R R

ivo vo

i sig

RG AR R

Lv vo

L out

RG GR R

Relações

Carga L

ov

i R

vAv


osis

i

iAi

Carga L

iin

i R

vRi

0sig

xout

x v

vRi

Carga L

ov

sig R

vGv

133

Exemplo 5.14: Desejamos analisar o circuito abaixo para determinar seu ganho de tensão. Suponha = 1005. Analise o circuito resultante para determinar as grandezas de interesse (por exemplo, ganho de tensão,

resistência de entrada).

O m be Cv g v R be iBB

rv vR r

CargaCarga

Ov m C

i BB

v rA g Rv R r

Bipolar

O m be Cv g v R be iv v

CargaCarga

Ov m C

i

vA g Rv

Bipolarsem r

1 09 92 3 2 98100 1 09Carga

, k = ,,v

VA mV

92 3 276Carga

k =vVA mV

Exemplo 5.14: Desejamos analisar o circuito abaixo para determinar seu ganho de tensão. Suponha = 100. Coloque um RL = 10k e VA = -100V.5. Analise o circuito resultante para determinar as grandezas de interesse (por exemplo, ganho de tensão,

resistência de entrada).

O m be Cv g v R be iBB

rv vR r

CargaCarga

Ov m C

i BB

v rA g Rv R r

Bipolar

1 09 92 3 2 98100 1 09Carga

, k = ,,v

VA mV

Carga L

ov

i R

vAv


osis

i

iAi

Carga L

iin

i R

vRi

0sig

xout

x v

vRi

(max ) CargaAv

ovo

i

vAv

Cm

T

IgV

m

rg

AO

C

Vr

I

136

O Amplificador TBJ Emissor Comum (EC)

Amplificador EC “conceitual” Amplificador EC

1980Amplificador EC

“conceitual” funcional

137

Exemplo 5.10 Desejamos analisar o circuito abaixo para determinar todas as tensões nodais e todas as correntes nos ramos. Suponha = 100.

Thévenin

139


141


143

O Amplificador TBJ Emissor Comum (EC)

Amplificador EC “conceitual” Amplificador EC

1980 Amplificador EC em chip

144

VO

O Amplificador TBJ Emissor Comum (EC)Polarização

145

O Amplificador TBJ Emissor Comum sem Re (EC)Análise Pequenos Sinais

/m C Tg I V/ mr g

2. parâmetros

4. modelos

/o A Cr V I

146

/ mr g /m C Tg I V

Agora basta determinar as grandezas de interesse (ganhos, impedâncias, etc.)

/o A Cr V I

O Amplificador TBJ Emissor Comum sem Re (EC) e sem capacitor CEAnálise Pequenos Sinais

147

/ mr g /m C Tg I V

Agora basta determinar as grandezas de interesse (ganhos, impedâncias, etc.)

/o A Cr V I


148

Carga L

ov

i R

vAv


osis

i

iAi

Carga L

iin

i R

vRi

0sig

xout

x v

vRi

1. Ganho de Tensão: Determinar diretamente a relação vo por vi (ou vsig).2. Impedância de Entrada: Determinar diretamente a relação vi por ii3. Impedância de Saída: Curto-circuitar a fonte de tensão de entrada (vsig) e determinar a relação vx por ix4. Ganho de Corrente (em curto circuito): Curto-circuitar a saída (RL) e determinar a corrente io

Estratégia de cálculo:

Carga

voGv vsig RL


149

Carga L

ov

i R

vAv

1. Ganho de Tensão: Determinar diretamente a relação vo por vi (ou vsig).

( )O L C O mv R R r g v

( )( )B

sigsig B

R rv vR R r

( )( )( )B

O L C O m sigsig B

R rv R R r g vR R r

( ) ( )

( )O B

v m O C Lsig sig B

v R rG g r R Rv R R r

( )Ov m O C L

i

vA g r R Rv

iSe v v

Carga L

ov

sig R

vGv

?vG

2. Impedância de Entrada: Determinar diretamente a relação vi por ii

Carga L

iin

i R

vRi

( )i B iin

i i

v R r iRi i

iSe v v

in BR R r


150

0 0 0sig iv i v

( )x o C xv r R i

0 ( )mg v aberto 0Se v ( )

C oos R r mi i i g v

iB

vir R

3. Impedância de Saída: Curto-circuitar a fonte de tensão de entrada (vsig) e determinar a relação vx por ix

4. Ganho de Corrente (em curto circuito): Curto-circuitar a saída (RL) e determinar a corrente io

0sig

xout

x v

vRi

xv

xi

( )xout o C

x

v R r Ri


osis

i

iAi

0 0os mi g v

( )os m B ii g r R i

( )osis m B

i

iA g r Ri

/m C Tg I V/ mr g

2. parâmetros

is m mm

A g r gg

/o A Cr V I


151

( )v m o C LA g r R R

in BR R r

( )out o CR r R

is m mm

A g r gg

/ mr g /m C Tg I V/o A Cr V I


Para Amplif. de Tensão:

Idealmente elevado

Idealmente infinito

Idealmente zero

Idealmenteelevado

152

Exercício 5.43: Considere o amplificador EC abaixo quando polarizado como indicado. Determine Rin (com e sem RB), Avo (com e sem ro), Rout (com e sem ro) e Ais (com e sem RB). Para RL – 5kw, determine Av. Se Rsig = 5k, determine Gv. Se a onda senoidal em vpi estiver limitada a 5mV de pico, qual a amplitude maxima de vsig e a mplitude correspondente em vo?

1. Determine o ponto de operação cc do TBJ e em particular o valor da corrente cc de coletor, IC

2. Calcule os valores dos parâmetros do modelo para pequenos sinais: gm = IC/VT , r = /gm e/ou outros parâmetros ro , re = VT /IE , etc.

3. Elimine as fontes cc substituindo cada fonte cc de tensão por um curto-circuito e cada fonte cc de corrente por um circuito aberto. Substitua os capacitores externos por curtos (freq medias).

4. Substitua a TBJ por um dos seus modelos equivalentes. Embora qualquer um dos modelos possa ser utilizado, um deles deve ser mais conveniente dependendo do circuito a ser analisado.

5. Analise o circuito resultante para determinar as grandezas de interesse (por exemplo, ganho de tensão, resistência de entrada).

Estratégia de análise:

100 100Ae V V

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Exercício 5.43: Considere o amplificador EC abaixo quando polarizado como indicado. Determine Rin (com e sem RB), Avo (com e sem ro), Rout (com e sem ro) e Ais (com e sem RB). Para RL = 5k, determine Av. Se Rsig = 5k, determine Gv. Se a onda senoidal em v estiver limitada a 5mV de pico, qual a amplitude maxima de vsig e amplitude correspondente em vo?



100 100Ae V V

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Exercício 5.43: Considere o amplificador EC abaixo quando polarizado como indicado. Determine Rin (com e sem RB), Avo (com e sem ro), Rout (com e sem ro) e Ais (com e sem RB). Para RL – 5kw, determine Av. Se Rsig = 5kW, determine Gv. Se a onda senoidal em vpi estiver limitada a 5mV de pico, qual a amplitude maxima de vsig e a mplitude correspondente em vo?


2. Calcule os valores dos parâmetros do modelo para pequenos sinais: gm = IC/VT , r = /gm e/ou outros parâmetros (ro), re = VT /IE


1 0 25 40/ , mA / mA/Vm C Tg I V mV

100 40 2 5/ / mA/V , kmr g

100 100Ae V V

25 1 25/ / mA e T Er V I m

100 1 100/ / ko A Cr V I m

155








156




in BR R r

( )out o CR r R

is m mm

A g r gg






8 105 5

0k ; k ;k ; k ;

L sig

C B

RR R

R



in BR R r

( )out o CR r R

is m mm

A g r gg

8 105 5

0k ; k ;k ; k ;

L sig

C B

RR R

R

1 0,CI mA



in BR R r

( )out o CR r R

is m mm

A g r gg

8 105 5

0k ; k ;k ; k ;

L sig

C B

RR R

R

40 100 8 5 119` / m( k k k)Lv c RA V V

40 100 8 296` / m( k k)Lv s RA V V

40 8 320` / m( k)o Lv s r e RA V V

100 2 5 2 4` / k , k , kBin c RR

2 5` / , kBin s RR

100 8 7 4/ k k , koout c rR

8/ koout s rR

100/ Bis s R mA g r A A

40 2 5 100 97 6/ m( , k k) ,( )B m Bis c R A Ag r RA

100 2 5 119 39100 2 5 5/

( k , k) ( )( k , k) kLv c RG V V V V

1 0,CI mA

159

Exercício 5.43: Considere o amplificador EC abaixo quando polarizado como indicado. Determine Rin (com e sem RB), Avo (com e sem ro), Rout (com e sem ro) e Ais (com e sem RB). Para RL = 5k, determine Av. Se Rsig = 5k, determine Gv. Se a onda senoidal em v estiver limitada a 5mV de pico, qual a amplitude maxima de vsig e amplitude correspondente em vo?

100100A

eV V


in BR R r

( )out o CR r R

is m mm

A g r gg

320` / o Lv s r e RA V V

2 4` / , kBin c RR

2 5` / , kBin s RR

8/ koout s rR

97 6/ ,( )B m Bis c R A Ag r RA

39 9/ , /Lv c RG V V

8 105 5

0k ; k ;k ; k ;

L sig

C B

RR R

R

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